Materiale fornito dai docenti nella pagina moodle del corso.
Testi consigliati:
“Fisica II - Elettromagnetismo Ottica”
C. Mencuccini, V. Silvestrini
"Fisica Quantistica",
S. Forte, L. Rottoli, Zanichelli.
"Quantum mechanics : a paradigms approach",
D. H. McIntyre, Pearson.
“Statistical Data Analysis”, G. Cowan, Oxford Science Publications
Obiettivi Formativi
Fornire allo studente gli elementi per comprendere alcuni aspetti di fisica dei fenomeni ondulatori, elettromagnetismo, meccanica quantistica, metodi statistici, e le loro applicazioni.
Prerequisiti
Conoscenza di base di analisi matematica e di geometria. Conoscenza di base di fisica generale.
Metodi Didattici
Lezioni frontali, visione di materiali multimediali, visita ai laboratori
Altre Informazioni
Pagina moodle del corso.
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale. Allo studente sarà richiesto di esporre e discutere 2-3 argomenti specifici del programma. La valutazione: Lo studente dovrà utilizzare un linguaggio appropriato dimostrando la comprensione dei processi fisici principali, e di come le assunzioni di partenza determinano i risultati finali. Domande più specifiche potrebbero essere poste durante l'esposizione degli argomenti per meglio determinare il livello di comprensione da parte dello studente. Lo studente dovrà essere in grado di fare semplici calcoli a ordini di grandezza ma anche sviluppare completamente il modello matematico laddove questo sia stato presentato a lezione.
Programma del corso
-Onde e Ottica-
Corda vibrante, equazione d'onda di d'Alembert, serie e trasformata di Fourier (richiami). Onde sonore, onde meccaniche (cenni), onde elettromagnetiche, spettro elettromagnetico,
Onde elettromagnetiche piane e sferiche. Bilancio energetico del campo elettromagnetico (Teorema di Poynting). Dispersione ottica. Riflessione metallica.
Interferenza, coerenza spaziale e temporale.
Diffrazione di Fraunhofer e di Fresnel. Limite dell'Ottica geometrica. Strumenti Ottici.
Oscillatore armonico, risonanza, fattore di merito, tuning circuits, larghezza di riga.
Laser: Principi di funzionamento, esempi di applicazioni.
-Introduzione alla fisica e alle tecnologie quantistiche-
La fisica quantistica.
Qubit. Interferenza quantistica.
Polarizzazione del fotone, spin-1/2 e esperimenti alla Stern Gerlach, sistemi a due livelli in atomi, quantum dots.
Formalismo della fisica quantistica.
Stati e notazione di Dirac. Operatori e matrici. Postulati della meccanica quantistica.
Cambiamenti di base. Operatori unitari ed hermitiani. Il principio di indeterminazione. Matrice densità. Rappresentazione di un sistema a due livelli sulla sfera di Bloch. Equazione del moto del vettore di Bloch.
L’oscillatore armonico quantistico. Struttura e spettri atomici.
Entanglement tra due particelle.
Paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen.
La seconda rivoluzione quantistica; le tecnologie quantistiche; quantum manifesto e quantum flagship.
-Metodi statistici e applicazioni in Fisica-
Misure in fisica e strumenti di misura
Errori sistematici e errori casuali
Propagazione dell’errore sistematico
Metodi statistici di analisi dati: probabilità e variabili casuali, funzioni densità di probabilità, valori di aspettazione, propagazione dell’errore casuale
Esempi di funzioni densità di probabilità: binomiale, Poisson, Uniforme, Esponenziale, Gaussiana, chi quadro. Teorema del limite centrale.
Cenni al metodo Monte Carlo
Stima di parametri e metodo di massima verosimiglianza
Misure in meccanica quantistica: Revisione dei concetti principali, misure precise e imprecise in meccanica quantistica, preparazione di stati quantistici mediante misure. Stati quantisticamente correlati e scorrelati.
Descrizione di esperimenti rilevanti
Visita laboratori