FISICA DEI SOLIDI

FISICA DEI SOLIDI

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Codice
61496
ANNO ACCADEMICO
2016/2017
CFU
8 cfu al 3° anno di 8765 SCIENZA DEI MATERIALI (L-30) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
FIS/03
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (SCIENZA DEI MATERIALI )
periodo
1° Semestre

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Acquisire le conoscenze di base della fisica dei solidi nei suoi aspetti sperimentali e teorici nonché una solida metodologia di lavoro e un’impostazione interdisciplinare orientata alla risoluzione dei problemi

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO)

Saper applicare le conoscenze di base della fisica classica, della fisica moderna e della chimica allo studio a livello introduttivodella Fisica dei Solidi ; 
integrare le conoscenze e i linguaggi delle varie discipline ; avere consuetudine con gli strumenti matematici necessari per fare modelli utili a descrivere il comportamento dei solidi cristallini  e a comprenderne le proprietà termiche, vibrazionali ed elettroniche.

Modalità didattiche

Lezioni frontali.  Confronto con la classe per evidenziare le caratteristiche dei vari modelli utilizzati nella Fisica dei Solidi e la loro adeguatezza a interpretare fenomeni e proprietà.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Solidi reali e solidi ideali. Ipotesi semplificatrici e modelli.

Studio della struttura; modello di solido ideale : Reticolo diretto e reticolo reciproco.

Metodi sperimentali per la determinazione della struttura:  Diffrazione, altri metodi.

 

Studio delle vibrazioni reticolari.  Semplici modelli in 1D e in 3D.

Relazioni di dispersione e densità degli stati in frequenza.

Quantizzazione delle vibrazioni reticolari:  Fononi.

Statistica di Bose-Einstein

Proprietà termiche dei solidi : Calore specifico reticolare alle varie temperature. Temperatura di Debye e limite classico.

Cenno ai fenomeni di anarmonicità.

Metodi sperimentali per la determinazione delle relazioni di dispersione fononiche.

 

Studio delle proprietà elettroniche.

Gas di elettroni liberi nei metalli:  modello di Drude,  modello di Sommerfeld.

Densità degli stati k, densità degli stati in energia.

Statistica di Fermi-Dirac .  Energia di Fermi dei metalli, temperatura di Fermi.

Applicazioni:  contributo elettronico al calore specifico.  Cenno alle proprietà di trasporto.

Elettroni soggetti ad un potenziale periodico nel solido. Onde di Bloch  e struttura a bande nei solidi.

Modello dell’elettrone libero, quasi libero, fortemente legato.

Struttura a bande di  metalli, isolanti, semiconduttori e relazione con le proprietà elettroniche.

Metodi sperimentali per la determinazione della struttura a bande.

Complementi di matematica: cenni alle serie di Fourier; altri complementi a richiesta degli studenti.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

- Appunti presi a lezione,  (materiale didattico distribuito su aulaweb come ausilio per gli appunti )

Testi consigliati :

 

  •   N. W. Ashcroft N. David Mermin   Solid State Physics

 

  •  C. Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido

 

  •  H. P. Myers  Introductory  Solid State Physics

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: S appuntamento da richiedere a lezione oppure con email al docente.

Commissione d'esame

SILVANA TERRENI (Presidente)

LUCA VATTUONE

CORRADO BORAGNO

LEZIONI

Modalità didattiche

Lezioni frontali.  Confronto con la classe per evidenziare le caratteristiche dei vari modelli utilizzati nella Fisica dei Solidi e la loro adeguatezza a interpretare fenomeni e proprietà.

ESAMI

Modalità d'esame

L'esame consiste in una prova orale, mirante ad accertare la padronanza dei concetti fondamentali del corso, la capacità di applicarli a situazioni concrete,

L'esame è sempre condotto dal docente responsabile più un altro esperto della materia ( di solito un docente di ruolo ) ed ha una durata che varia, di norma, tra circa 30 e circa 50 minuti.

E’ articolato su due argomenti che vertono sul programma d’esame; in caso di difficoltà lo studente può chiedere una domanda di riserva.  Per gli studenti frequentanti il primo argomento può essere scelto dallo studente.   Il secondo argomento è scelto dalla commissione.

 

Modalità di accertamento

L'argomento scelto dallo studente consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione sulla disciplina, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione, autonomia, capacità di applicare la materia a esempi concreti.  Il secondo argomento è scelto dalla commissione e mira ad accertare le conoscenze e la capacità di applicarle dello studente che ha a disposizione un tempo relativamente breve  per l'elaborazione personale.

In ogni caso la prova consente l'accertamento dei seguenti obiettivi: conoscere gli aspetti fondamentali della disciplina ( sa rispondere alle domande) , saper applicare le conoscenze ( sa portatre degli esempi ) , sapersi esprimere in un linguaggio adeguato ( in relazione all'uso della lingua e degli strumenti matematici ), ed eventualemnte saper elaborare autonomamente  ( sa mettere in relazione argomenti diversi, sa proporre nuovi esempi, ecc.).  La valutazione tiene conto di tutti questi elementi.

Con queste modalità la commissione è in grado di verificare con accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente responsabile.