Programma Sintetico

·        Fisica atomica. 

·        Teoria del legame molecolare.

·        Proprieta rotovibrazionali delle molecole.

Programma Dettagliato

·        Fisica atomica:

o       Atomi ad 1 elettrone: Richiami dell'atomo di H. Livelli energetici di atomi alcalini.

o       Emissione di raggi X: spettro continuo e discreto; legge di Moseley.

o       Momenti magnetici atomici orbitale e di spin. Esperimento di Stern-Gerlach.

o       Interazione spin-orbita. Momento angolare totale j. Combinazioni di momenti angolari.

o       Contributi dei termini relativistici alla struttura fine.

o       Termine spin-orbita per atomi alcalini. Struttura fine degli spettri di raggi X.

o       Interazione spin-orbita per atomi a molti elettroni: accoppiamento LS.

o       Atomo in campo magnetico. Effetto Zeeman normale; trattazione classica. Effetto Zeeman anomalo; modello vettoriale. Determinazione del fattore di Lande'. Effetto Paschen-Back.

o       Regole di selezione per transizioni nell'approssimazione di dipolo elettrico.

o       Atomi a 2 elettroni: Funzioni d'onda simmetriche ed antisimmetriche.

o       Stato fondamentale dell'atomo di elio: metodo perturbativo e metodo variazionale.

o       Stati eccitati dell'atomo di elio. Integrali Coulombiano e di scambio.

o       Determinazione dei termini spettroscopici per atomi con elettroni non equivalenti e atomi con elettroni equivalenti.

o       Atomi a molti elettroni: Approssimazione del campo centrale e modello ad elettroni indipendenti.

o       Tavola periodica degli elementi.

o       Regole di Hund.

o       La teoria di Thomas-Fermi. Applicazione agli atomi a molti elettroni.

·        Approssimazione ad elettroni indipendenti:

o       Particelle identiche e determinanti di Slater

o       Metodi di Hartree e di Hartree-Fock.

o       Teorema di Koopman.

·        Teoria della simmetria

o       Definizione di assi principali di simmetria e delle principali simmetrie di punto.

o       Definizione di gruppo, sottogruppo, classe, rappresentazione di un gruppo riducibile ed irriducibile.

o       Carattere di una rappresentazione. Funzioni partners di una rappresentazione, ortonormalita' tra funzioni partners di rappresentazioni irriducibili diverse. Conseguenze sugli elementi di matrice e regole di selezione.

o       Applicazioni a molecole semplici: NH₃, H₂, CH₄, H₂O

·        Teoria del legame molecolare

o       Sistema nuclei-elettroni interagenti. Approssimazione di Born-Oppenheimer.

o       Teorema di Hellman-Feynman

o       Il metodo LCAO per il calcolo dei livelli elettronici in molecole semplici:

o       H₂⁺, H₂, LiH. Molecole omonucleari ed eteronucleari - diagramma di correlazione.

o       Legami localizzati e delocalizzati. Ibridizzazione in composti del carbonio (sp3, sp2, sp). Le molecole di CH₄, CO, CO₂ e benzene.

·        Proprieta' roto-vibrazionali delle molecole

o       Rotazioni di una molecola: rotatore rigido; distorsione centrifuga; molecole "symmetrical", "spherical" e "asymmetrical" top.

o       Vibrazioni di molecole biatomiche: approssimazione armonica; potenziale di Morse.

o       Spettroscopia roto-vibrazionale con esempi: spettri rotazionale puro e roto-vibrazionale; moto molecolare attivo o non-attivo; intensità delle righe spettrali; effetti isotopici.

·        Diffusione della luce

o       scattering elastico; scattering anelastico.

o       Scattering Raman: cenni alla trattazione quantistica; trattazione semiclassica, polarizzabilita'.

o       Spettri rotazionale e roto-vibrazionale.

o       Effetti dello spin nucleare sull'intensita'.

·        Transizioni elettroniche

o       progressioni; struttura fine rotazionale;

o       Principio di Franck-Condon; dissociazione e predissociazione; fluorescenza e fosforescenza.

Libri di Testo

·        B.H. Bransden and C.J. Joachain: Physics of atoms and molecules (J. Wiley& Sons)

·        H. Haken and H.C. Wolf: Atomc and Quantum physics (Springer-Verlag)

·        R. Fieschi e R. De Renzi: Struttura della materia (La Nuova italia Scientifica).

·        R. Eisberg and R. Resnick: Quantum Physics of atoms, molecules, solids, nuclei and particles (J. Wiley & Sons)

·        A.C. Hurley: Introduction to the electron theory of small molecules (J. Wiley& Sons)

·        F. Bassani, G. Pastori-Parravicini: Electronic states and optical transitions in solids (Pergamon press)

·        J.C. Slater: Quantum theory of Molecules and Solids vol I (J. Wiley & Sons)

URL del corso: http://www.fisica.aquila.infn.it/homepages/continenza/ale.htm