Corso di Laurea in Fisica - A.A. 2004-2005

FIS/02 MECCANICA QUANTISTICA


Docente Prof. Guido Martinelli Esercitatore Dott. Giancarlo Ferrera
Stanza 104, secondo piano, Ed. G. Marconi
Tel. +39-06-49914234
Stanza 42, primo piano, Ed. G. Marconi
Telefono +39-06-49914350
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III Anno, Secondo Trimestre Orario:8.00 - 10.00 Lunedì e Mercoledì,
8.00 - 9.00 Venerdì - Ed. G. Marconi, Aula Conversi
Ricevimento Studenti: Lunedì, Mercoledì e Venerdì
Ore 15.30 - 17.30 - Ed. G. Marconi, secondo piano Stanza 104
Corso Obbligatorio - Valore: 5 Crediti
+ 2 crediti per i complementi
(dal  punto 10 al 12 del programma)


Conoscenze richieste

Esami obbligatori di Analisi e Fisica del II Anno, Introduzione alla Meccanica Quantistica.

Contenuti del corso

Il corso costituisce la continuazione ed il completamento del corso di Introduzione alla Meccanica Quantistica. Lo scopo del corso è quello di introdurre il concetto di momento angolare e di spin in meccanica quantistica e la composizione dei momenti angolari, studiare alcuni importanti sistemi tridimensionali, ad esempio l'atomo di idrogeno e discutere gli stati fisici relativi alle particelle identiche. Il corso si conclude con la teoria delle perturbazioni indipendenti dal tempo e dipendenti dal tempo.

Obiettivi del corso

Alla fine del corso gli studenti dovrebbero:

Modalità del corso e delle prove d'esame

Il corso consiste di 25 ore di lezioni e 25 ore di esercitazioni. Il lavoro per casa richiederà circa due ore al giorno. Alcune schede di problemi da risolvere a casa saranno distribuiti periodicamente e successivamente risolti in aula. Per l'acquisizione dei crediti è necessario superare una prova scritta basata sulla risoluzione di 2 esercizi (voto minimo 18/30, peso relativo per il voto finale 60%) ed una breve prova orale della durata massima di 20 minuti (peso relativo per il voto finale 30%). L'esame per i complementi è solo orale.

Altre attività didattiche

Durante il corso di esercitazioni saranno assegnati agli studenti degli esercizi da svolgere, la cui soluzione dovrà essere consegnata entro pochi giorni al responsabile delle esercitazioni. Sarà poi possibile, su base volontaria, avere una discussione pubblica delle soluzioni durante una successiva esercitazione. Analogamente potrà avvenire, a campione, la correzione di alcuni degli esercizi svolti. L'insieme di queste attività contribuirà alla valutazione finale con un peso del 10%.

Programma di massima del corso

Le ore sono approssimative.

1. Momento angolare come generatore delle rotazioni; autofunzioni e autovalori del momento angolare 2 ore
2.
Regole di commutazione di scalari e vettori col momento angolare; momento angolare in coordinate sferiche
2 ore
3.
Oscillatore armonico in tre dimensioni e autofunzioni del momento angolare
2 ore
4.
Composizione dei momenti angolari
4 ore
5.
Equazione di Schroedinger in tre dimensioni e separazione; potenziali centrali e atomo di idrogeno, autofunzioni e livelli di energia
4 ore
6.
Spin e hamiltoniana di Pauli; momento magnetico di una particella dotata di spin; effetto Zeeman e cenni sull'interazione spin-orbita
2 ore
7.
Particelle identiche in meccanica quantistica; fermioni e bosoni; costruzione della funzione d'onda per un sistema di N particelle; determinante di Slater; interazione di scambio
3 ore
8.
Teoria delle perturbazioni indipendenti dal tempo
3 ore
9.
Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo
3 ore
10.
Metodo variazionale e sue applicazioni
4 ore
11.
Elementi della teoria dei gruppi: Gruppi discreti, Rotazioni e Lorentz
6 ore
12.
Elementi di seconda quantizzazione e applicazioni
6 ore

Testi Consigliati

1)
P.A.M. Dirac, Principi della Meccanica Quantistica, Ed. Boringhieri;
2)
J.J. Sakurai, Meccanica Quantistica Moderna (Zanichelli);
3)
Landau-Lifshitz, Meccanica Quantistica Non-relativistica, Editori Riuniti;
4)
R. Feynmann, et al., Lectures on Physics (Vol. III), Addison-Wesley Pub.;
5)
A. Messiah, Mecanique Quantique, Donod (Paris) oppure Quantum Mechanics, North Holland (Amsterdam).