CHIMICA FISICA DEI MATERIALI

L'insegnamento è un'attività formativa caratterizzante dell'indirizzo "Materiali" del corso. Questo corso è indirizzato agli studenti interessati ad approfondire le proprietà dei materiali e fornirà loro gli elementi di base di meccanica quantistica necessari ad affrontare temi tipici dalla moderna chimica fisica e della scienza dei materiali. La conoscenza di questa disciplina è indispensabile per poter affrontare tutta la moderna scienza dei materiali e irrinunciabile per capire le proprietà dei materiali nanostrutturati ed in generale per qualsiasi corso di chimica. Il corso introduce lo studente alle prime nozioni di meccanica quantistica seguendo in parte lo sviluppo storico della disciplina e dando gli strumenti di base fondamentali per affrontare i temi della Chimica-Fisica moderna. In particolare, all'interno del corso di studio CHIMICA E TECNOLOGIE SOSTENIBILI indirizzo materiali MATERIALI la teoria quantistica fornisce il quadro concettuale dove incardinare lo studio delle proprietà dei materiali (per esempio le proprietà elettriche) e fornisce il giusto fondamento teorico alle tecniche di analisi spettroscopiche che gli studenti in parte hanno gia iniziato ad utilizzare in laboratorio.

1) Conoscenze e comprensione:
i) Conoscere le basi sperimentali che storicamente hanno condotto alla necessità della nuova teoria fisica.
ii) Conoscere i concetti base della teoria quantistica quali dualità onda particella, funzione d'onda, numeri quantici e operatori.
iii) Conoscere l'interpretazione "classica" (interpretazione di Copenaghen) della teoria quantistica

2) Capacità di applicare conoscenze e comprensione
i) Saper utilizzare il formalismo matematico basilare della MQ di base.
ii) Saper applicare l'equazione di Schrödinger nel caso di potenziali semplici

3) Capacità di Giudizio
i) Saper cogliere alcune le implicazioni legate al concetto di osservabile nella fisica classica e nella MQ.
ii) Conoscere e contestualizzare le principali differenze tra la Meccanica Classica e la Meccanica Quantistica.

4) Abilità Comunicative
i) Saper comunicare con un linguaggio appropriato e scientificamente corretto la natura della nuova teoria.
ii) Saper giustificare l'applicazione dei formalismi anche dal punto di vista matematico.
iii) Saper interagire con il docente e i compagni formulando domande coerenti

5) Capacità di Apprendimento
i) Saper prender appunti individuando anche eventali errori o incongruenze durante la lezione ( errori di segno, di copiatura o cambi non opportunamente giustificati di formalismo)
ii) Saper selezionare le informazioni in base alla loro rilevanza.
ii) Saper collegare autonomamente le conoscenze sia all'interno del corso con conoscenze derivanti da altri corsi.

Aver raggiunto gli obiettivi formativi dei corsi di matematica (I e II) e fisica generale (I e II) . E' necessario che lo studente conosca le basi del calcolo differenziale e integrale anche nel caso di funzioni a più variabili. Inoltre deve conosca il significato di equazione differenziale e sia in grado di risolvere i casi più comuni di equazioni differenziali lineari. Questo indirettamente comporta una certa familiarità nel trattare i numeri complessi. In ogni caso prima di utilizzare un formalismo matematico o qualche concetto di fisica classica sarà effettuato un breve ripasso.

In relazione agli obiettivi formativi e ai risultati di apprendimento attesi i contenuti del corso sono così suddivisi:
Introduzione al corso: descrizione dei contenuti del corso, modalità di esame e bibliografia.

Introduzione all'algebra dei numeri complessi e alle loro rappresentazioni sul piano di Argand-Gauss
Gli esperimenti che storicamente hanno portato alla necessità di introdurre una nuova meccanica:
Proprietà particellari delle onde
- esperimento di Young
- radiazione del corpo Nero
- effetto Fotoelettrico
- effetto Compton
Le prime relazioni per una interpretazione quantistica della materia
-Dualismo onda particella: proprietà ondulatorie delle particelle e proprietà particellari dei fenomeni ondulatori
- Onde di de Broglie
- Pacchetti d'onda e velocità di fase e velocità di gruppo
- principio di indeterminazione di Heisenberg
Quanto Meccanica: una prima teoria completa
- Equazione di Schrödinger, valori attesi
- Equazione di Schrödinger indipendente dal tempo, proprietà delle autofunzioni
- Potenziale zero, a gradino, buca di potenziale infinito e finito, effetto Tunnel, Oscillatore armonico semplice
Operatori Hermitiani: autovalori e autovettori
Teoria del momento angolare
Spin dell'elettrone
L'atomo di idrogeno e gli orbitali atomici

Quantum Physics di Robert Eisberg, Robert Resnick Wiley
Introduction to Quantum Mechanics in chemestry, materials science and biology. M Blinder Elsevier Academic Press.
Quantum Physics of atoms, molecules, solids,nuclei and particles: Eisberg Resnick Wiley

La valutazione dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale durante la quale lo studente deve rispondere dimostrando la conoscenza degli argomenti trattati nel corso. Allo studente verrà chiesto di illustrare, utilizzando i corretti formalismi matematici e le proprietà linguistiche appropriate alcuni degli argomenti trattati. Dovrà dimostrare di aver compreso sia l'aspetto formale (uso delle tecniche di calcolo apprese durante il corso) sia l'interpretazione fisica data al formalismo.

La prova orale durerà tra i 30-45 minuti e la valutazione terrà conto:
-Grado di conoscenza acquisita degli argomenti trattati per quanto riguarda i seguenti aspetti:
- impostazione corretta del problema, uso del formalismo e conoscenza della sua interpretazione fisica.
Sarà inoltre valutata la capacità di esposizione (chiarezza, linearità e proprietà di linguaggio).

L'insegnamento è organizzato in lezioni frontali e sarà comprensivo di esercitazioni numeriche. Viene stimolata la discussione non solo sugli aspetti più tecnici della materia ma anche sulle applicazioni tecnologiche dei materiali.

Italiano

Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con
disturbi specifici dell’apprendimento:
Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010)
per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it

orale