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Luca PASQUALI

Professore Associato
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"

Insegnamento: Fisica dei Materiali

Ingegneria dei materiali (D.M.270/04) (Offerta formativa 2022)

Obiettivi formativi

Applicazione dei concetti di fisica di base e di fisica moderna per la comprensione della materia e del suo comportamento su base microscopica. Fornire gli strumenti di base per la comprensione dell’interazione della materia con il campo elettromagnetico. Fornire i concetti base di meccanica quantistica per la loro applicazione a sistemi atomici, molecolari e materiali solidi. Fornire i concetti di base delle spettroscopie ottiche ed elettroniche per lo studio della materia

Prerequisiti

Conoscenze di algebra, trigonometria, spazi vettoriali reali, calcolo differenziale ed integrale unidimensionale nei numeri reali, sviluppo in serie di Taylor, studio di funzioni.

Programma del corso

Breve riassunto dei principali concetti di elettromagnetismo classico: aspetti generali sulle onde, onde elettromagnetiche (2 CFU). Elementi di meccanica quantistica, equaizione di Schroedinger e sue soluzioni in 1 e 3 dimensioni. Descrizione della materia dal punto di vista microscopico: l'atomo di idrogeno, atomi a molti elettroni, molecole e solidi (4 CFU). Polarizzabilità elettromagnetica della materia e propagazione delle onde elettromagnetiche nei mezzi (2 CFU); applicazioni ai dispositivi, all’ottica e alla spettroscopia (1 CFU).

Metodi didattici

lezioni frontali in caso di lezioni in presenza, altrimenti video-lezioni da remoto (emergenza COVID19); analisi di casi esemplari, visite presso laboratori di spettroscopia (se compatibile con l'emergenza COVID19)

Testi di riferimento

- C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica meccanica e Termodinamica e Elettromagneismo e ottica, Ambrosiana editrice.
- Eisberg, Resnick, Quantum Physics of atoms, molecules, solids, nuclei and particles, Wiley ed.
- B.H. Bransden, C.J. Joachain, 'Physics of Atoms and Molecules', ed Longman Sceintific and Technical
- Marvin L. Cohen, Steven G. Louie, Fundmantals of Condensed Matter Physics, Cambridge University Press

Verifica dell'apprendimento

L'apprendimento verrà valutato attraverso una prova di esame orale costituita da tre domande a risposta aperta. Tale prova di esame sarà valutata con un punteggio in trentesimi, con eventuale lode. Nell’attribuzione del punteggio di questa prova verrà valutato il livello delle conoscenze teoriche acquisite (50%), della capacità di applicare le conoscenze acquisite (30%), dell’autonomia di giudizio (10%) e delle abilità comunicative (10%).

Risultati attesi

Conoscenza e capacità di comprensione: lo studente apprende i principi della fisica moderna, con particolare riguardo alla fisica della materia e dei materiali solidi e dei fenomeni microscopici correlati, le correlazioni tra microstruttura, struttura atomica e proprietà e i principi alla base delle tecniche di caratterizzazione dei materiali. Apprende i fondamenti dell'interazione radiazione-materia e le basi delle tecniche di spettroscopia per lo studio dei materiali.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: tramite esempi, visite a laboratori e applicazione delle tecniche spettroscopiche a casi modello, lo studente è in grado di applicare le conoscenze acquisite per la previsione di fenomeni fisici inerenti la fisica dei materiali.
Autonomia di giudizio: Lo studente sarà in grado di leggere e comprendere testi di base ed avanzati e di affrontare con successo la letteratura specialistica di settore, migliorare le proprie capacità di valutazione critica dei risultati ottenuti e delle approssimazioni fatte, scegliere i metodi più appropriati per il problema in esame, valutare e interpretare i risultati. Tramite lo studio individuale, la discussione dei risultati di esperimenti modello, lo studente è in grado di comprendere, discutere criticamente ed esporre i risultati ottenuti e le approssimazioni fatte.
Abilità comunicative: lo studente acquisisce il linguaggio tecnico-specialistico che gli permetterà di dialogare con specialisti nell’ambito della fisica dei materiali; la preparazione alla prova di esame permette di sviluppare la capacità di esporre i risultati in modo corretto, efficace e conciso, con linguaggio appropriato.
Capacità di apprendimento: le attività descritte consentono allo studente di acquisire gli strumenti metodologici per proseguire gli studi e per potere provvedere autonomamente al proprio aggiornamento mediante la consultazione di letteratura specialistica e testi avanzati.