Obiettivi formativi
Introdurre lo studente ai fenomeni che hanno messo in crisi la fisica classica e fornirgli gli strumenti per risolvere problemi della fisica moderna.
Alla fine del corso lo studente dovra' mostrare di avere compreso gli aspetti fondamentali della teoria della relativita' ristretta e dei fenomeni che hanno messo in crisi la fisica classica e che hanno portato alla nascita della meccanica quantistica e di essere in grado di risolvere problemi elementari su questi argomenti.
Prerequisiti
Conoscenza dei contenuti dei corsi di fisica e matematica dei primi tre semestri.
Contenuti dell'insegnamento
La crisi della fisica classica e una introduzione alla fisica moderna. La teoria della relatività ristretta e formulazione covariante dell'elettromagnetismo. Descrizione di modelli che introducono alla meccanica quantistica
Programma esteso
La teoria della relatività speciale: trasformazioni di Galilei, trasformazioni di Lorentz, scalari, quadrivettori e tensori. Cinemica relativistica; Quadrivettore energia-impulso. Quadrivettore forza. Lagrangiana ed equazioni del moto per una particella carica in un campo elettromagnetico. Tensore del campo elettromagnetico. Forma covariante delle equazioni di Maxwell. Trasformazioni di Lorentz per il campo elettromagnetico. Invarianti del campo elettromagnetico. Azione per il campo elettromagnetico. Invarianza di gauge e conseravzione della quadri-corrente. Elettrodinamica: potenziali ritardati, potenziali di Lienard-Wiechert.
Fenomeni che mostrano l'inadeguatezza della fisica classica per la loro descrizione e conseguente formulazione di nuovi modelli che portano alla nascita della meccanica quantistica: dualismo onda-particella, effetto fotoelettrico, radiazione del corpo nero, effetto Compton;calore specifico dei solidi, linee spettrali; Modelli dell'atomo: di Rutherford, modello di Bohr, onde di de Broglie.
Bibliografia
Gasperini M., Manuale di Relatività ristretta, Springer
Rindler W. Introduction to special relativity, Oxford 2nd ed.
Jackson J.D., Classical Electrodynamics, Wiley – (Zanichelli ed. italiana)
Resnick R., Halliday D., Basic concepts in relativity and early quantum theory, Wiley
Eisber R., Resnick R., Quantum physics, cap. 1-6 Wiley
Metodi didattici
Lezioni frontali. Parte integrante del corso sono le esercitazioni per lo svolgimento di problemi (anche con la partecipazione degli studenti) comprese le prove scritte di verifica della preparazione degli studenti.
Modalità verifica apprendimento
Esercizi a casa con correzione in classe; due verifiche scritte intermedie; esame finale scritto e orale
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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