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Academic year: 2021

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@ Quest'opera è stata rilasciata sotto la licenza Creative Commons Attribuzione-Non commerciaìe- Non opere derivate 2.5 Italia, vedi http://creativecommons.org/licenses/by-nc-ndl2.5l|tl

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(3)

ELENCO DEGLI ARGOMENTI

- Crisi della fisica classica. Spettro del corpo nero. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Diffrazione degli elettroni e relazione di de Broglie. Esperimento di Rutherford, spettri atomici. Modello di Bohr dell’atomo di idrogeno.

- Onde e particelle. Principi fondamentali della meccanica quantistica. Esperimenti di interferenza con pallottole, onde ed elettroni. Probabilit`a ed ampiezze di probabilit`a.

Principio di indeterminazione.

- Vettori di stato ed operatori. Formalismo generale della meccanica quantistica.

Esperimento di Stern e Gerlach ed esperimenti di Stern e Gerlach ripetuti. Stati di base.

Vettori di stato bra e ket. Principio di sovrapposizione. Operatori lineari. Rappresentazioni matriciali. Relazione di completezza. Prodotto di operatori. Cambiamenti di base e trasformazioni unitarie.

- Misure, osservabili e relazione di indeterminazione. Valori di aspettazione di osservabili fisiche. Autovalori ed autovettori di osservabili. Autovettori di osservabili come vettori di base. Osservabili compatibili e incompatibili. Relazione di indeterminazione.

- Operatore di posizione. Autostati dell’operatore di posizione. Funzioni d’onda. Nor- malizzazione degli autostati della posizione e funzione δ di Dirac. Operatori nella rappre- sentazione delle coordinate. Regole di commutazione per gli operatori di posizione.

- Richiami di meccanica classica. Parentesi di Poisson. Trasformazioni canoniche.

Trasformazioni canoniche infinitesime. Impulso, energia e momento angolare come gene- ratori delle traslazioni spaziali, traslazioni temporali e rotazioni in meccanica classica.

- Traslazioni e impulso. Operatore impulso in meccanica quantistica come generatore delle traslazioni. Regole di commutazione canoniche. Operatore impulso nella rappre- sentazione delle coordinate. Autofunzioni dell’impulso. Funzione d’onda nella rappresen- tazione degli impulsi. Operatore posizione nella rappresentazione degli impulsi. Pacchetti d’onda gaussiani.

- Evoluzione temporale ed equazione di Schr¨odinger. Dinamica quantistica. Evoluzione temporale degli stati. Operatore hamiltoniano. Stati stazionari. Equazione d’onda di Schr¨odinger. La particella libera. Densit`a di corrente ed equazione di continuit`a.

- Parit`a. Autovalori ed autostati dell’operatore di parit`a. Simmetria per inversione spaziale e conservazione della parit`a.

- Problemi unidimensionali. Propriet`a generali dell’equazione di Schr¨odinger. Buca di potenziale infinita e buca di potenziale finita. Gradino di potenziale. Coefficienti di trasmissione e riflessione. Barriera di potenziale. Effetto tunnel.

- Oscillatore armonico. Metodo operatoriale di Dirac. Autovalori e autofunzioni dell’energia.

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- Simmetrie e leggi di conservazione. Derivata di un operatore rispetto al tempo.

Grandezze conservative. Teorema di Ehrenfest.

- Rappresentazioni di Schr¨odinger e di Heisenberg. Forma di Heisenberg per le equazioni del moto.

- Teoria delle perturbazioni indipendenti dal tempo. Caso non degenere e caso degenere.

- Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo. Probabilit`a di transizione al primo ordine. Transizioni per effetto di una perturbazione costante. Relazione di indeter- minazione tempo-energia. Regola d’oro di Fermi. Transizioni per effetto di una pertur- bazione periodica. Assorbimento ed emissione stimolata.

- Rotazioni e momento angolare. Regole di commutazione per gli operatori del mo- mento angolare. Autovalori ed elementi di matrice degli operatori di momento angolare.

- Momento angolare orbitale. Autovalori del momento angolare e armoniche sferiche.

- Spin. Operatori di spin e formalismo di Pauli per spin 1/2.

- Composizione di momenti angolari. Coefficienti di Clebsch-Gordan. Stati di tripletto e singoletto per due particelle di spin 1/2. Composizione dei momenti angolari orbitale e di spin per una particella di spin 1/2.

- Particelle identiche. Principio di indistinguibilit`a delle particelle identiche. Operatore di scambio. Bosoni e fermioni. Sistemi composti da due particelle identiche. Interazione di scambio.

- Atomo di idrogeno. Problema dei due corpi. Moto in un campo centrale. Campo coulombiano. Autovalori ed autofunzioni dello spettro discreto.

- Hamiltoniana di una particella in campo elettromagnetico esterno. Momento magnetico orbitale ed intrinseco.

- Atomo in un campo elettrico. Effetto Stark quadratico e lineare.

- Atomo in un campo magnetico. Effetto Zeeman ed effetto Paschen-Back.

- Correzioni relativistiche all’Hamiltoniano dell’atomo di idrogeno. Termine ci- netico e accoppiamento spin-orbita. Calcolo perturbativo delle correzioni.

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