FONDAMENTI DI MECCANICA QUANTISTICA: INTRODUZIONE ALLE PROPRIETA' ELETTRICHE DEI MATERIALI MOD. 1

L’insegnamento rientra tra le attività formative caratterizzanti del corso di laurea triennale in Chimica e Tecnologie Sostenibili per il Curriculum SCIENZE E TECNOLOGIE DEI BIO E NANOMATERIALI. La prima parte del corso consente di acquisire la conoscenza e la comprensione delle basi della meccanica quantistica utili sia ad affrontare la seconda parte del medesimo insegnamento ma anche a fornire gli strumenti teorici per comprendere a fondo le proprietà di atomi molecole e materiali includendo i principi su cui si basano moltissime tecniche di indagine spettroscopiche e non. La conoscenza dei concetti di base della meccanica quantistica sono importanti nella formazione dei/delle laureati/e in chimica.
La meccanica quantistica è ormai parte integrante delle tecnologie sia per quanto riguarda lo sviluppo e lo studio delle molecole che dei materiali. Il corso è una introduzioni ai concetti base ( a partire del loro sviluppo storico) della teoria quantistica ponendo gli studenti nelle condizioni di poter affrontare corsi avanzati di chimica teorica. Non è più pensabile in un futuro, ormai non più troppo remoto, uno sviluppo sostenibile della chimica e della scienza materiali non integrata e se non addirittura preceduta da una progettazione/valutazione "in silico" delle proporietà e dell'interazione con altri sistemi con enorme risparmio di risorse e capacità di previsione del loro impatto sull'ambiente..

I risultati di apprendimento attesi sono la conoscenza e la comprensione dei concetti fondanti la teoria quantistica presentati a lezione e la capacità di utilizzarli per costruire modeli utili ad affrontare problemi teorici e pratici. Inoltre, gli/le studenti dovranno saper comunicare le conoscenze apprese e i risultati delle loro applicazioni utilizzando una terminologia appropriata. Gli studenti dovranno anche saper utilizzare gli strumenti matematici necessari ampiamente e dettagliatamente discussi durante le lezioni.

Per poter seguire con profitto il corso è necessario aver acquisito gli obiettivi formativi dei corsi di Istituzioni di Matematica ed Esercizi 1 e 2 e Fisica Generale 1 e 2. Al fine di inquadrare i correttamente le tematiche trattate è utile che gli studenti conoscano alcuni argomenti trattati nel corso di Chimica Inorganica e Laboratorio come la struttura atomica e molecolare e la teoria degli orbitali molecolari.

Introduzione ai numeri complessi e alla soluzione delle principali equazioni differenziali. Introduzione alle equazioni di maxwell e alla soluzione dell'equazione d'onda per le onde elettromagnetiche. il concetto di relazione di dispersione. Le origini della meccanica quantistica: la radiazione del corpo nero. Dualismo onda-particella: effetto fotoelettrico, relazione di de Broglie, diffrazione degli elettroni. L'equazione di Schrödinger. Interpretazione della funzione d'onda. Postulati della meccanica quantistica. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Moto traslazionale di una particella libera e di una particella in una scatola. Effetto tunnel. L'oscillatore armonico. Il moto rotazionale in due e tre dimensioni. Quantizzazione spaziale e modello vettoriale del momento angolare. Momento angolare di spin. L'atomi di Idrogeno. regole di selezione, particelle identiche.

Eisberg R. and R. Resnick - Quantum Physics Of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, And Particles
Arthur Besier Concept of Modern Physics

Dispense fornite dal docente

La verifica dell'apprendimento sarà effettuata tramite una prova orale che consiste in una serie di domande riguardanti i contenuti del corso che hanno l'obiettivo di valutare il grado di comprensione dei fondamenti della teoria quantistica presentati nel corso. Gli/le studenti dovranno dimostrare l’apprendimento degli argomenti trattati a lezione e la capacità di esporli in maniera formale. La prova d'esame sarà effettuata per ciascuna delle due parti del corso e avrà ha una durata di circa 30 minuti. La valutazione della prova terrà conto sia del grado di apprendimento che la padrobanza del linguaggio.

Essendo il corso diviso un due unità di 6 crediti e svuluppato nei due semestri si da la poossibilità agli studenti di effettuare una prova parziale relativa alla prima parte del corso alla fine del primo semestre. Nel qual caso il voto finale terrà conto dei risultati conseguiti in entrambe le prove della parte 1 e 2

orale

Il/la docente ha il dovere di vigilare affinché siano rispettate le regole di autenticità e originalità delle prove d'esame. Di conseguenza, nei casi in cui vi sia il sospetto di un comportamento irregolare, l'esame può prevedere un ulteriore approfondimento, contestuale alla prova d'esame, che potrà essere realizzato anche in modalità differente rispetto alle modalità sopra riportate.

La prova orale intende valutare almeno 3 aspetti che avranno il medesimo peso nella definizione del voto finale.
Capacità di inquadrare adeguatamente la questione posta nel contesto della meccanica quantistica in relazione al problema scientifico che si affronta.
Capacità di esporre con un linguaggio appropriato la problematica in discussione.
Capacità di gestire in modo consapevole il formalismo matematico della meccanica quantistica elementare e contestualmente di saper interpretare tale formalismo.

Tale valutazione sarà ottenuta con una serie di domande e sollecitando lo studente a discutere criticamente quanto sta presentando.

L’insegnamento è organizzato in lezioni frontali, comprensive di esempi ed esercizi.
Nella piattaforma “Moodle” di Ateneo è presente tutto il materiale didattico proiettato durante le lezioni.

LA STRUTTURA E I CONTENUTI DELL'INSEGNAMENTO POTRANNO SUBIRE VARIAZIONI IN CONSEGUENZA DELL'EPIDEMIA DI COVID-19.

Accessibilità, Disabilità e Inclusione

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.