Programma e bibliografia del corso di Fisica dei Sensori (a.a. 2011/12).
SSD FIS/03

Il programma e la bibliografia sono da considerarsi orientativi fino al termine delle lezioni.

Si suggerisce di fare riferimento anche ai lucidi delle lezioni per integrare la bibliografia. Si veda la pagina principale del corso per i link.
I lucidi non sostituiscono la bibliografia consigliata.
Le parti di programma ancora non svolte (in corsivo) sono solo indicative, e la bibliografia è assente o orientativa. Essa sarà resa definitiva dopo lo svolgimento delle rispettive lezioni.
1. Richiami di Meccanica Quantistica
Dualismo onda-corpuscolo; Postulati della meccanica quantistica; Equazione di Schroedinger; Proprietà della funzione d'onda; Osservabili, operatori e loro proprietà; Misura in MQ; Stati stazionari; Indeterminazione.
[Sch] 2.1; 2.2; 3.1; 4.1; 4.2; 4.3; 4.4; cap.5; cap.6
Buca squadrata infinita. [Sch] 3.3, 7.2 (attenzione alla differente origine delle x)
Buca bidimensionale: degenerazione. [G] parte seconda, par. 2.4
Particelle identiche. Momento angolare. Spin. [Gr] 5.1 (Particelle identiche), 4.3 (momento angolare), 4.1.

2. Elementi di Fisica atomica e molecolare; spettroscopia.
Atomo di idrogeno.
Numeri quantici. Tavola periodica.
Spettroscopia. Diagramma di Grotrian.
Rimozione delle degenerazioni.
Potenziale schermato. Metalli alcalini.
Effetto Stark. Teoria delle perturbazioni (cenni).
Accoppiamento spin-orbita.
Effetto Zeeman normale e anomalo.
Effetto Paschen-Back.
Atomi a molti elettroni.
Molecole: livelli rotazionali e vibrazionali.
Seminario: applicazioni della luce di Sincrotrone.
Seminario: spettrosopia nei Beni Culturali
[HW] 10.3,; 10.4; 11; 12.7-12.10; 13.3 (tranne 13.3.2); 13.4; 15.1; 15.2; 17; 19.1-19.4.1
Molecole: lucidi disponibili sulla pagina del corso
Seminari: lucidi disponibili sulla pagina del corso
3. Richiami di Meccanica Statistica e di Fisica dei solidi
Densità degli stati. Funzioni di distribuzione di Boltzmann, Fermi-Dirac, Bose-Einstein.
Cenni di cristallografia. Vibrazioni reticolari e fononi.
Bande di energia per gli elettroni. Conduttori, isolanti, semiconduttori.
[dispensa] 1.1, 1.2.1, 1.2.2, 1.3, 1.4, 1.6
...

4. Magnetismo.
Magnetizzazione, Suscettività magnetica.
Precessione di Larmor.
Diamagnetismo classico.
Paramagnetismo di Langevin (sistema a due stati).
Paramagnetismo di Pauli (cenni).
Ferromagneti, antiferromagneti, ferrimagneti.
Interazione di scambio e dipolare.
Domini di Weiss, pareti di Bloch.
Ciclo di isteresi. Perdite per isteresi.
Effetto Barkhausen.
Suscettività: dipendenza dalla temperatura in approssimazione di campo medio.
[dispensa]
[M2] 19.1 (a eccezione del potenziale vettore), 19.3, 19.7, problema 19.8
[MP] cap.8
5. Fenomeni di trasporto
Equazione del trasporto di Boltzmann. Approssimazione del tempo di rilassamento.
Applicazioni dell'equazione del trasporto:
- conducibilità dc e ac;
- corrente di drfit e di diffusione;
- conducibilità termica elettronica;
- effetto Seebeck, potenza termoelettrica; generatori Seebeck;
- effetto Thomson;
- effetto Peltier
Effetto Hall. Magnetoresistenza. Sensori Hall.
[GP] cap. XI, parr. 3, 4.1, 4.2, 6.1, 6.2; cap. XV par. 5
Per le applicazioni degli effetti termoelettrici, si vedano anche:
- alcune lezioni alla Florida State University;
- il sito della NASA sui generatori termoelettrici a radioisotopi;
- il sito aziendale della Tellurex sulle tecnologie (disclaimer: non esiste alcuna relazione fra E. Silva e la Tellurex).
6. Superconduttività.
Generalità.
Resistenza nulla e correnti persistenti. [FS] par. 1.2.
Effetto Meissner-Ochsenfeld: diamagnetismo perfetto. Differenza rispetto al conduttore perfetto. [FS] par. 1.3
Campo critico e corrente critica (di depairing).
Equazione di London, lunghezza di penetrazione. [EH] par. 10.2.2
Termodinamica: energia di condensazione. [FS] par. 1.6
Lunghezza di coerenza. [EH] par. 10.2.4, i soli risultati a partire da p. 370
Energia superficiale: superconduttori di tipo II. [EH] par. 10.2.4
Quantizzazione del flusso. Flussoni. Reticolo di Abrikosov. [OPe] par. 1.2.5, 1.2.6
Seminario: Moto flussonico: forza di Lorentz, viscosità, corrente critica, forza dipinning. Lucidi disponibili sulla pagina del corso.
Effetto Josephson. SQUID. [FS] parr. 5.1.2, [EH] parr. 10.4.2, 10.4.3


Bibliografia:

La bibliografia fornita non comporta la necessità di consultare tutti i testi. Di alcuni argomenti vengono riportate più trattazioni equivalenti.

I testi indicati sono tutti:

(B) accessibili in biblioteca
(A) scaricabili in formato elettronico, solo attraverso la rete di Ateneo.
(F) scaricabili in formato elettronico, liberamente.

[Gr] (B)
D. J. Griffiths, "Introduzione alla Meccanica Quantistica", Casa Editrice Ambrosiana. Traduzione italiana di "Introduction to Quantum Mechanics", Prentice Hall.

[Sch] (F)
E. F. Schubert, "Physical Foundations of Solid State Devices"

[HW] (A)
H. Haken, H.C. Wolf, "The Physics of Atoms and Quanta - Introduction to Experiments and Theory", 7th revised edition, Springer Berlin Heidelberg, 2005.
ISBN 978-3-540-20807-5 (Print) 978-3-540-29281-4 (Online)

[G] (F)
F. Gori, "Introduzione alla Meccanica Quantistica"

[MF] (F)
Lezioni di Michael Fowler alla University of Virginia.
AM: "Angular Momentum, electron spin and the periodic table".

[DH] (F)
Lezioni di David Harrison alla University of Toronto.
SG: "The Stern-Gerlach Experiment, Electron Spin, and Correlation Experiments".

[M1] (B)
R. Marcon, "Introduzione all'Elettromagnetismo", Vol. I, Casa Editrice CISU.

[M2] (B)
R. Marcon, "Introduzione all'Elettromagnetismo", Vol. II, Casa Editrice CISU.

[MP] (B)
R. Marcon, "Proprietà Elettromagnetiche della Materia - Guida alle Lezioni", Casa Editrice CISU.

[CS] (A)
D. Chowdhury, D. Stauffer, "Principles of Equilibrium Statistical Mechanics", Wiley

[K] (B)
C. Kittel, "Introduzione alla Fisica dello Stato Solido", Casa Editrice Ambrosiana.

[R] (A)
M. Razeghi, "Fundamentals of solid state engineering", Kluwer Academic Publishers, 2002.

[CC] (A)
J. P. Colinge, C. A. Colinge, "Physics of semiconductor devices", Kluwer Academic Publishers, 2002.

[GP] (A)
G. Grosso, G. Pastori Parravicini, "Solid State Physics", Elsevier, 2000.

[IL] (B)
H. Ibach, H. Lüth, "Solid State Physics", 4th edition, Springer.

[AM] (B)
N. W. Ashcroft, N. D. Mermin, "Solid State Physics", HRW International Editions.

[T] (F)
Lezioni di E. Tsymbal alla University of Nebraska-Lincoln:
8. "Electron Transport"
9. "Energy Bands"

[FS] (A)
K. Fossheim, A. Sudbø, "Superconductivity - Physics and applications", John Wiley and Sons, Ltd.

[EH] (A)
C. Enss, S. Hunklinger, "Low-Temperature Physics", Springer

[OPe] (A)
F. J. Owens, Ch. P. Poole, Jr., "Electromagnetic Absorption in the Copper Oxide Superconductors", Springer