STRUTTURA DELLA MATERIA MODULO 2
cod. 1010566

Anno accademico 2022/23
2° anno di corso - Annuale
Docente
- Davide ORSI
Settore scientifico disciplinare
Fisica della materia (FIS/03)
Field
Struttura della materia
Tipologia attività formativa
Caratterizzante
48 ore
di attività frontali
6 crediti
sede: PARMA
insegnamento
in ITALIANO

Modulo dell'insegnamento integrato: STRUTTURA DELLA MATERIA

Obiettivi formativi


Grazie alle nozioni acquisite in questo corso, lo studente raggiungerà una conoscenza operativa della Fisica dello Materia; sarà in grado di utilizzare gli strumenti e i concetti di base appresi nel primo modulo del corso per descrivere le proprietà elettriche, termiche ed elettromagnetiche dei materiali, nonché la loro origine.

Oltre agli strumenti metodologici, lo studente acquisirà il linguaggio di base della Fisica dello Materia, mettendoli nella condizione di saper leggere e comprendere testi avanzati.
L’acquisizione del linguaggio tecnico specifico permetterà allo studente di dialogare con specialisti della materia e di tradurre concetti complessi in un linguaggio comprensibile ai non specialisti.
Lo studente sarà in grado di lavorare in gruppo per produrre elaborati, anche in forma multimediale, che approfondiscano alcuni argomenti di Struttura della Materia; saprà illustrare e discutere l’elaborato prodotto ai pari ed al docente.

Prerequisiti


Il Corso richiede di aver acquisito le competenze di Fisica e Matematica fornite nei corsi del primo anno,
• Fisica I
• Matematica I e Matematica II
Si richiede inoltre di aver seguito le lezioni dei corsi del primo semestre del secondo anno:
• Struttura della Materia, modulo 1
• Termodinamica dei Materiali

Contenuti dell'insegnamento


Costruendo su quanto appreso nel Corso del primo modulo di Struttura della Materia, in questo Corso si analizzano le origini quantistiche delle proprietà fisiche dei solidi (conducibilità, proprietà magnetiche, proprietà termiche, proprietà ottiche superconduttività).

Programma esteso

- La teoria cinetica dei gas
o Il gas ideale secondo la meccanica statistica
o Distribuzione di Maxwell delle velocità
o Libero cammino medio delle molecole

- Introduzione ai solidi Cristallini
o Reticolo cristallografico – definizione e introduzione,
o Diffrazione di onde dai cristalli – Legge di Bragg – Reticolo reciproco – Zone di Brillouin
o Interazioni tra atomi nei cristalli

- Moto degli atomi in un cristallo
o Sistemi massa-molla
o Fononi
o Non linearità delle forze interatomiche: Calore specifico dei solidi, Dilatazione termica

- Teoria elettronica dei solidi
o Richiami Gas di elettroni liberi
o Teorema di Block: esistenza di soluzioni periodiche dell’equazione di Schroedinger per un potenziale periodico
o Tight binding e struttura a bande
o Massa efficace dei portatori
o Isolanti e conduttori

- Conduzione elettronica
o Conduzione nei metalli (Sommerfeld)
o Conducibilità a bassa temperature nei metalli
o Semiconduttori, livello di Fermi
o Introduzione ai dispositive
o Superconduttività
- Proprietà magnetiche dei solidi
o Diamagnetismo e paramagnetismo
o Campo molecolare di Weiss
o Domini magnetici
o Transizioni di fase

- Introduzione alla Struttura dei solidi amorfi

- Cenni alla Fisica dei Plasmi

Bibliografia


Per ciascuna lezione, verrano fornite slides e materiale didattico sulla piattaforma Elly. In ciascuno, saranno indicati i riferimenti specifici ai seguenti testi di riferimento:
• Franchetti, Rangagni, Mugnai - Elementi di Struttura della Materia – Zanichelli (testo principale)
• Fieschi, De Renzi – Struttura della Materia, Nuova Italia Scientifica
• Bassani, Grassano – Fisica dello Stato Solido – Bollati Boringhieri

Metodi didattici

Lezione frontale, supportata da slide ed altro materiale elettronico.
Durante il corso, sono previsti momenti in cui l’approfondimento di alcuni argomenti viene demandato al lavoro di gruppo degli studenti, coordinato dal docente, e alla successiva condivisione in classe di un elaborato (per esempio in forma di slide). Questa modalità di insegnamento stile “classe invertita” fornirà la base anche per la verifica in itinere degli apprendimenti.

Modalità verifica apprendimento

L’esame è un colloquio orale in presenza; la commissione è composta dai docenti dei due moduli del corso.
Nella valutazione degli apprendimenti, si tiene conto delle relazioni di gruppo prodotte durante il corso. Queste relazioni e la loro discussione in classe vengono valutate con un giudizio (sufficiente-buono-ottimo) che contribuisce alla formazione del voto finale.
Nella formazione del voto complessivo del corso, si partirà dalla media aritmetica dei voti conseguiti nei colloqui dei due moduli del corso.

Altre informazioni


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