Corsi attivati, docenti e modalita' degli esami

L'esame consiste di una prova scritta e una prova orale.
Il programma del corso può essere consultato sul sito:
http://www.math.unifi.it/~colesant

Applicazioni all'Astronomia: moti centrali e problema di Keplero
(leggi di Keplero e equazione di Keplero), variabili angolo-azione
(teoremi di Liouville e di Arnold), elementi di teoria delle
perturbazioni (perturbazioni indipendenti dal tempo, perturbazioni
periodiche, il problema dei piccoli denominatori).
Applicazioni alla Meccanica dei Continui e alla Teoria dei Campi:
nozioni base sulla Meccanica dei Continui, passaggio dal discreto al
continuo, densita' di Lagrangiana, formalismo lagrangiano e
hamiltoniano, applicazioni specifiche (fenomeni vibratori, cavi
sospesi), lagrangiana di un campo elettromagnetico.

Modalita' di esame

Esame orale

Applicazioni di Meccanica Quantistica

Docente: Marco Ademollo

PROGRAMMA

Argomenti generali. Cenni sulla formulazione di Feynman della meccanica quantistica. Distribuzioni statistiche dei gas perfetti. Oscillatore armonico tridimensionale. Rotazioni di un corpo rigido e spettri rotazionali delle molecole. Simmetrie della hamiltoniana e degenerazione.
Interazioni col campo elettromagnetico. Sostituzione minimale e forma della hamiltoniana. Moto in un campo magnetico costante: interazione di dipolo magnetico; precessione di Larmor; effetto Zeeman; livelli di Landau. Effetto Aharonov-Bohm. Risonanza magnetica.
Metodi di approssimazione. Limite semiclassico e approssimazione WKB. Coefficiente di trasmissione di una barriera. Metodo variazionale ed applicazione all'atomo di elio. Teoria delle perturbazioni stazionarie. Effetto Stark. Interazione spin-orbita e struttura fine dell'idrogeno. Teoria delle perturbazioni dipendenti dal tempo. Caso di una perturbazione periodica e risonanza. Transizione al continuo e regola d'oro di Fermi. Assorbimento ed emissione della radiazione; approssimazione di dipolo elettrico. Regole di selezione.
Elementi di teoria della diffusione elastica. Sezione d'urto e ampiezza di scattering nel caso di urti elastici. Approssimazione di Born e sezione d'urto di Rutherford. Sviluppo in onde parziali dell'ampiezza di scattering. Sezione d'urto totale e teorema ottico.

PRINCIPALI TESTI CONSIGLIATI

- Appunti del docente disponibili sul sito \http://theory.fi.infn.it/ademollo
- R.Shankar: Principles of Quantum Mechanics, Plenum Press.
- L.I. Schiff: Quantum Mechanics, Mc Graw-Hill, 3^a edizione.

MODALITA' DI ESAME

L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale. Sono previste due prove scritte nella sessione d'esami che segue il trimestre e una sola prova scritta nelle altre sessioni.

Prof. A. Perego

Errori a priori e posteriori; errori di taratura e sensibilità
Errori statistici; probabilità e sue proprietà; probabilità condizionale; distribuzione di probabilità; media e varianza di una distribuzione;  concetto di probabilità in più variabili; indipendenza; cenno alla matrice di correlazione; stimatori statistici e loro proprietà: polarizzazione e consistenza; stimatori di media e varianza; la distribuzione dello scarto massimo dalla media aritmetica.
Effetto Hall. Sua entità in metalli e semiconduttori. Sonda di Hall, tensione di offset. Sonda con materiale ferromagnetico, isteresi. Taratura della sonda mediante bobine di Helmholtz. Misure di campo con la sonda, procedimento per eliminare offset e isteresi
Filtri lineari, concetti generali, funzione di trasferimento. Filtro passa-basso RC e passa-alto CR. Filtro passa-banda.
Funzione di trasferimento con ampiezza in dB. Misura della funzione di trasferimento di un filtro lineare.
Circuito risonante serie. Frequenza di risonanza e impedenza alla risonanza. Fattore di merito Q0. Q0 come rapporto di energie. Circuito risonante parallelo e sue proprietà. Misure con circuiti risonanti.
Serie di Fourier. Scomposizione in armoniche di un segnale periodico. Uso della serie di Fourier nell'analisi circuitale. Analizzatori di spettro eterodina e a DFT. Teorema di Nyquist-Shannon sul campionamento (è richiesto  solo l'enunciato).
Misure di distorsione e di analisi armonica mediante analizzatore DFT
Integratore di corrente e suo uso per misure di capacità, resistenze e f.e.m.
Misure di mutua induzione con integratore di corrente. Sonda di Felici.
Galvanometro balistico come integratore di corrente. Teoria a smorzamento nullo e cenno alla valutazione dello smorzamento
Il trasformatore, funzionamento e applicazioni
La distribuzione di energia elettrica come c.a. (cenni). Alimentatori in c.c.. Raddrizzatori. Alimentatore stabilizzato (concettuale). Cenno agli alimentatori switching.
Amplificatori operazionali. Caratteristiche degli integrati. Concetto di reazione negativa e suoi effetti. Guadagno d'anello.
Circuito non invertente: amplificazione, impedenze d'ingresso e d'uscita
Applicazioni del circuito non invertente, voltage follower.
Circuito invertente, massa virtuale, amplificazione e impedenze.
Applicazioni del circuito invertente: sommatore, derivatore, integratore di Miller
Cenno al funzionamento degli ADC, a rampa singola e doppia, a pesiera, flash ADC;  cenno al concetto di linearità integrale e differenziale di un ADC;  DAC realizzato con circuito sommatore e resistenze scalate di fattori 2.
Esperienze in laboratorio su: misura del campo magnetico terrestre con sonda di Hall, circuiti risonanti, filtri in corrente alternata, misure con analizzatore di spettro.

FLUIDI

Disitinzione fra sostanze solide e sostanze fluide. Statica dei fluidi.
Forze di superficie e forze di volume. Concetto di pressione. Il principio di
Pascal. La legge fondamentale dell'idrostatica. Dsitinzione fra liquidi e
aeriformi. Coefficiente di comprimibilita`. Variazione della pressione con la
quota. Esperienza di Torricelli. Unita` di misura della pressione. Il principio
di Archimede. Concetto di centro di spinta. Galleggiamento e stabilita` di
galleggiamento. Fenomeni superficiali e di capillarita`. Tensione superficiale.
Forze di coesione e forze di adesione. Legge di Tate e legge di Jurin.
Cinematica dei fluidi. Decsrizione Lagrangiana e descrizione Euleriana.
Derivata Euleriana. Termine di advezione. Equazione di continuita`. Principio
di Leonardo. Concetto di linea di flusso e di tubo di flusso. Portata massica e
portata volumetrica. La legge fondamentale dell'idrodinamica per i fluidi
ideali. Teorema di Bernoulli per un liquido e per un fluido comprimibile.
Altezza piezometrica e altezza di arresto. Teorema di Torricelli. Applicazioni
del teorema di Bernoulli: il venturimetro e il tubo di Pitot. Le onde di
pressione. Concetto di deformazione. Velocita` del suono. Frequenza, frequenza
angolare, numero d'onde, lunghezza d'onda, fase. Cenni alle onde di gravita`
(onde superficiali). Relazione di dispersione per le onde di gravita`. La
dinamica dei fluidi reali. Concetto di viscosita` dinamica e viscosita`
cinematica. Formula di Newton. La legge fondamentale dell'idrodinamica dei
fluidi reali. La legge di Poiseuille. Il moto vorticoso. Numero di Reynolds.
Forze di resistenza al moto nei casi laminare e vorticoso. Concetto di
portanza. Effetto Magnus.

TERMODINAMICA

Introduzione storica al concetto di temperatura. La dilatazione dei corpi.
Punti fissi. Sostanze termometriche. Scale di temperatura. Principio zero
della termodinamica. Concetto di equilibrio termico. Le leggi dei gas (legge di
Boyle, di Gay-Lussac, di Dalton, di Avogadro, del gas perfetto). Il termometro
a gas perfetto. Comportamento dei gas reali. Concetti di temperatura critica,
pressione critica e volume critico. Fasi liquida, di vapore e di vapor saturo.
L'equazione di Van der Waals. Covolume e densita` di energia interna.
Introduzione alla teoria cinetica dei gas. Modello di Clausius. Velocita`
quadratica media. Concetto di quantita` di calore. Calorimetri. Calore
specifico e calore latente. Il mulinello di Joule. Equivalente meccanico della
caloria. La trasmissione del calore. Conduzione. Concetto di conducibilita`
termica. Postulato di Fourier. Equazione della diffusione del calore.
Convezione. Formula di Newton. Irraggiamneto. Radiazione di corpo nero. Legge
di Planck e legge di Stefan. Equivalenza fra calore e lavoro. Il primo
principio della termodinamica. Concetto di energia interna. Illustrazioni del
primo principio. Lavoro di un gas. Formula per l'espansione di un gas perfetto.
Calori specifici dei gas. Calori specifici a volume costante e a pressione
costante e loro relazione. Trasformazioni adiabatiche. Leggi per l'adiabatica
di un gas perfetto. Il secondo principio della termodinamica. Macchine termiche
e loro rendimento. Il teorema di Carnot. Ciclo di Carnot. Definizione
termodinamica di temperatura. La diseguaglianza di Clausius. Definizione di
entropia. Illustrazioni del concetto di entropia. Conseguenze del primo e
secondo principio: l'equazione dell'energia interna e l'equazione del T dS.
L'equazione di Clayperon. Il significato statistico dell'entropia. Concetto
di probabilita` termodinamica. L'equazione di Boltzmann. L'entalpia. I
potenziali termodinamici.

STATISTICA

.................

Testi consigliati

per FLUIDI e TERMODINAMICA sono disponibili le dispense del
Prof. E. Landi Degl'Innocenti raccolte nei due volumetti "Elementi di
Meccanica dei Fluidi" e "Elementi di Termodinamica".

Modalita` di esame: Esame orale.

Ricevimento

Il Prof. E. Landi Degl'Innocenti riceve il Lunedi` e il Martedi`
dalle ore 12:30 alle 13:30 in Aula 39

D. Merlini, merlini@dsi.unifi.it
S. Landi, simone.landi@unifi.it

Ulteriori informazioni e materiale relativo al corso sono disponibili all'indirizzo http://e-l.unifi.it/. Per accedere è necessaria una chiave di accesso da chiedere ai docenti.

OBIETTIVI FORMATIVI DEL CORSO
Il corso ha da un lato la finalità di fornire le nozioni richieste in un percorso di alfabetizzazione sulle tecnologie dell'informazione e dall'altro di guidare all'apprendimento delle nozioni di base della programmazione strutturata con il linguaggio C.

PROGRAMMA DEL CORSO
L'algebra di Boole e la codifica dell'informazione. Algoritmi e programmi. Analisi di un problema e definizione dell'algoritmo di risoluzione. Linguaggi di programmazione e codifica delle istruzioni e dei dati. Concetti generali di programmazione. Introduzione alla programmazione in C: dati e istruzioni; funzioni di input/output; strutture di controllo: flusso sequenziale, selezione e iterazione; array e stringhe; funzioni; puntatori. Esercitazioni in laboratorio.

Libri di testo

Modalità di esame
La prova di esame consiste in una prova scritta con domande a risposta chiusa ed esercizi da svolgere dettagliatamente. Durante il corso verranno effettuate delle prove intermedie il cui completo superamento sostituisce l'esame finale.

Meccanica Analitica - Corso di Laurea in Fisica - A.A. 2009/10

Docente: Federico Talamucci

Programma

Geometria e Cinematica: Curve nel piano e nello spazio, superfici, prima forma fondamentale e tensore metrico, geodetiche, varietà differenziabili coordinate lagrangiane. Sistemi olonomi, spazio delle fasi.
Dinamica: Lavoro e campi conservativi. Punto vincolato, vincoli lisci, vincoli con attrito, determinazione delle reazioni vincolari.
Moti unidimensionali: ritratto di fase, moti periodici, equilibrio stabile.
Formalismo lagrangiano: sistemi olonomi a vincoli lisci, equazioni di Lagrange, sistemi conservativi e funzione lagrangiana. Equilibrio, stabilità e piccole oscillazioni. Potenziali generalizzati e lagrangiana di una carica in un campo elettromagnetico. Teorema di Noether sugli integrali primi.

Formalismo hamiltoniano:  traformazioni di Legendre, disuguaglianza di Young, funzioni di Hamilton e variabili canoniche, equazioni di Hamilton, teorema di Liouville, teorema della ricorrenza di Poincaré.
Principi variazionali: equazioni di Eulero, principio di Hamilton, principio di Maupertuis e metrica di Jacobi.
Formalismo canonico: matrici hamiltoniane, matrici simplettiche, trasformazioni canoniche, condizione di Lie,  funzioni generatrici, parentesi di Poisson, simmetrie e integrali primi.
Equazione di Hamilton-Jacobi: funzione principale e funzione caratteristica di Hamilton, casi di separabilità.

Tecniche computazionali I

Programma A.A. 2002-2003

Lezioni:

Richiamo nozioni di base del linguaggio di programmazione C.
Scrittura di una funzione, passaggio dei parametri per valore
e per indirizzo. Esempi di funzioni con numero di parametri
variabile quali le funzioni di libreria "printf()" e "scanf()".
Vari tipi di variabili ammessi dal linguaggio con richiamo alla
rappresentazione dei numeri in virgola mobile. Esempio di programma
per la  risoluzione di un sistema linere. Definizione ed utilizzo degli
operatori definiti nel linguaggio con esercizi sugli operatori
booleani "bitwise", operatori "indirizzo di" e "contenuto di",
operatori di "casting". Puntatori ed array di puntatori: utilizzo
delle funzioni del sistema operativo per l'allocazione dinamica
della memoria. Strutture e vettori di strutture con definizione
e utilizzo degli operatori per l'identificazione dei sottocampi
sia tramite la variabile di struttura che tramite il suo puntatore.
Esempio di programma per l'archiviazione di schede bibliotecarie
con relativo ordinamento. Metodi di "debugging" del programma.
Visibilita' delle variabili nelle varie sezioni del programma:
variabili globali, statiche, volatili. Esempi di lettura e scrittura
di "file" utilizzando le chiamate del sistema operativo.

Il corso e la modalita' d'esame

Tutte le lezioni sono tenute nell'aula informatica (9 lezioni x 3 ore)
con applicazione immediata di quanto esposto. L'esame di sola
idoneita' consiste nello scrivere e far eseguire un programma
riguardante alcuni degli argomenti affrontati: principalmente
utilizzo di puntatori e operatori booleani.

Testi consigliati per la consultazione:

Brian W.Kernighan Dennis M.Ritchie
The C Programming Language
Prentice-Hall Inc.

Maurice J.Bach
The Design of The Unix Operating System
Prentice-Hall International Editions

Concetti base del Calcolo delle Probabilità. Assiomi di
Kolmogorov. Eventi mutuamente esclusivi. Probabilità condizionata.
Teorema di Bayes. Indipendenza degli eventi e
non. Funzione di distribuzione. Densità di probabilità. Valor medio
e varianza di una distribuzione. Valore di aspettazione di una variabile
aleatoria. Momenti centrati e non. Variabili aleatorie
ridotte. Distribuzione di n variabili aleatorie. Densità di
probabilità congiunta, marginale e condizionata. Indipendenza di
variabili aleatorie. Covarianza, coefficiente di correlazione e
matrice di covarianza. Trasformazione di variabili aleatorie a una ed
n dimensioni. Trasformazioni lineari di variabili aleatorie. Legge di
propagazioni degli errori, ovvero legge di trasformazioni della matrice
di covarianza (CO98 Cap.1).
Funzione caratteristica. Funzione caratteristica di due variabili
aleatorie indipendenti. La distribuzione gaussiana come limite della
binomiale e della poissoniana. La funzione caratteristica di una
gaussiana. Momenti della gaussiana. Densita di probabilità della
combinazione lineare di variabili aleatorie indipendenti: utilizzo
della funzione caratteristica. Prodotto di convoluzione. Il teorema del
Limite Centrale. Implicazioni del teorema del Limite
Centrale. (CO98 Cap. 10.1, 10.2 e 10.3).
Distribuzioni di variabili aleatorie discrete e continue:
distribuzione binomiale, di Poisson, di Gauss, esponenziale, uniforme,
di Cauchy e di chi-quadro. Distribuzione uniforme della Funzione
cumulativa di distribuzione e cenno alle tecniche MonteCarlo (CO98
Cap.2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.7, 2.8).
Distribuzione multivariata. Ellisse di covarianza (principalmente:
note consegnate a lezione).

Concetti base di statistica. Test statistici. Test di chi-quadro di
Pearson (CO98 Cap.4.1, 4.5 (cenni), 4.7).
Random sampling. Estimatori unbiased e non, consistenti e non. La
media aritmetica come estimatore unbiased del momento
primo. Estimatori della varianza e varianza empirica. Varianza
empirica di un random sample di dimensione n e sua distribuzione come
un chi-quadro con n-1 gradi di libertà (note consegnate a lezione). Conteggi e
errore statistico (CO98 Cap.5.1, 5.2 (prima parte)).
Cenno al Criterio di Massima Verosimiglianza (Maximum Likelihood-ML)
per la determinazione dei parametri (estimatori dei parametri) di una
distribuzione partendo da un campione di dati (CO98 Cap.6.1, 6.2-prima
parte)
Metodo dei minimi quadrati (MQ) e raccordo con il criterio di ML. Minimi
quadrati e determinazione diretta dei parametri (media pesata). MQ per
la determinazione indiretta dei parametri nel caso lineare e non
lineare (CO98 Cap.7.1, 7.2, 7.4-prima parte, 7.6 e note consegnate a
lezione) .
Cenno al procedimento iterativo nel caso non lineare. Errori nei
parametri ottenuti con MQ. Intervallo di confidenza dei parametri.

Intervallo di confidenza di una misura e concetto di coverage (CO98
Cap. 9.1, 9.2 concetti principali). Caso della distribuzione
poissoniana: esempio della determnazione dell'estremo inferiore della
vita media di una particella supposta stabile (CO98 9.4).
Errori statistici ed errori sistematici.

Legenda Bibliografica:

CO98: G.Cowan - Statistical Data Analysis -- Clarendon Press (1998)

L'esame consiste in un colloquio orale sugli argomenti del corso.
Il candidato deve anche consegnare all'esame il risultato di un fit di
parametri svolti su dati sperimentali o simulati forniti dal docente;
il fit deve essere stato ottenuto mediante ua procedura numerica col
calcolatore da illustrare durante la discussione.

Link a 'Appunti sul rumore elettrico'

Prof. Anna Vinattieri

In questa sezione vengono introdotti i concetti relativi a proprietà di equilibrio e di non equilibrio di materiali semiconduttori.

Richiami struttura a bande

Proprietà generali dei semiconduttori. Bande elettroniche. Teorema accelerazione.
Massa effettiva. Densità degli stati in sistemi massivi ed a confinamento quantico.
Concetto di lacuna. Difetti. Impurezze sostituzionali. Accettori e donori: modello idrogenoide.

Distribuzione di equilibrio di elettroni e lacune

Statistica di Fermi. Distribuzione di elettroni e lacune. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci.
Drogaggio p ed n. Legge di azione di massa. Dipendenza del livello di Fermi da temperatura e drogaggio.
Compensazione. Materiali semi-isolanti per substrati in microelettronica.

Trasporto di carica: conducibilità e mobilità. Relazione di Einstein.
Effetti di campo elevato: saturazione, resistività differenziale negativa, amplificazione a valanga.
Effetto Hall, misura della massa effettiva con la risonanza di ciclotrone.

Iniezione ed estrazione di portatori. Equazione di continuità, generazione e ricombinazione.
Tempo collisionale e vita media dei portatori minoritari. Quasi neutralità di carica e tempo di rilassamento dielettrico.
Iniezione laterale a regime. Lunghezza di diffusione dei portatori minoritari. Esperimento di Haynes-Shockley.

B - STRUTTURE A SEMICONDUTTORE

In questa sezione vengono illustrate le proprietà delle principali strutture che sono alla base
della realizzazione di dispositivi complessi.
Si introducono inoltre alcune delle principali famiglie di dispositivi a semiconduttore.

La giunzione p-n

Diagramma a bande all’equilibrio. Elettrostatica della giunzione p-n. Profilo di potenziale e regione di svuotamento.
Capacità della giunzione p-n: misure CV di drogaggio. Caratteristiche tensione-corrente di un diodo ideali.
Breakdown, effetto tunnel e effetto Zener. Applicazioni: fotodiodi, LED, laser a semiconduttore.
Transistore bipolare. Transistore JFET.

Giunzione metallo semiconduttore. Diodi Schottky: schema a bande. Stati di superficie (cenni).
Caratteristiche tensione corrente. Corrente di tunnelling e contatti Ohmici.

La struttura Metallo-Ossido-Semiconduttore

Il sistema MOS ideale: struttura a bande. Effetto dell’applicazione di una tensione esterna: accumulazione, svuotamento e inversione.
Sistemi MOS reali. Caratteristiche capacità-tensione. Applicazioni: transitore MOSFET, invertitore logico CMOSFET, CCD.
Flusso di processo tecnologico per la realizzazione di un MOSFET

Testi consigliati:

            B. Sapoval, C. Hermann: Physics of Semiconductors, Springer-Verlag 1995

Esame orale

Prof. A .Perego

Programma dettagliato

Vademecum per il corso

Pagina web con le informazioni relative al corso 

Programma del Corso, con rinvio a testi o dispense sui quali si trovano riferimenti utili alla preparazione:

Introduzione alla fotometria [1]

Grandezze fotometriche: magnitudine stellare, intensita` specifica,
flusso da una sorgente sferica, luminosita`, Energia per unita` di tempo
raccolta da un telescopio, magnitudine assoluta [1,2].

Magnitudini stellari: magnitudine assoluta, magnitudine bolometrica, magnitudine monocromatica, diametri stellari, indice di colore [1].

Sistemi fotometrici; calibrazione fotometrica [1].

Effetti dell'atmosfera sulle osservazioni, estinzione atmosferica [1,3].

Radiazione delle stelle in LTE; funzione di Planck; temperatura efficace e temperatura di colore; indice di colore come indicatore di temperatura [1,2].

Lo spettro della radiazione stellare: classi spettrali, classi di luminosita`, diasgramma di Hertzsprung-Russell [1,4].

Sistemi di coordinate celesti: sfera celeste, sistema alto-azimutale, sistema equatoriale assoluto e relativo, sistema eclittico [5].

La misura del tempo: tempo siderale locale, tempo siderale di Greenwich, tempo solare, equazione del tempo, tempo civile, tempo universale [5].

Telescopi riflettori: richiami di ottica geometrica, telescopi a specchio
singolo, telescopi a due specchi - Cassegrain e gregoriano, diaframma di
apertura, diaframma di campo, pupilla d'ingresso e di uscita, scala spaziale,
numero di apertura, il telescopio 156cm di Loiano, la camera BFOSC di Loiano [6,7,8].

Diffrazione: cenni sulla diffrazione di Fraunhofer e Fresnel - teoria di
Kirchhoff, diffrazione di Fraunhofer di un'apertura circolare con oscuramento,
applicabilita` della diffrazione di Fraunhofer alla formazione delle immagini
di un telescopio ideale, risoluzione spaziale - criterio di Rayleigh [6,9].

Introduzione all'ottica di Fourier: sistemi lineari, point spread function
(PSF), diffrazione di Fraunhofer, funzione di trasferimento, optical transfer
function (OTF), modulation transfer function (MTF), esempi - pixel MTF, seeing MTF [6,9,7].

Funzionamento di un CCD:  struttura di un CCD, risposta spettrale di un CCD,
surface channel vs. buried channel, front and back illuminated CCD, full
frame e frame trasfer CCD, trasferimento della carica, schema di lettura,
circuito di lettura, fonti di rumore [1,10].

Parametri caratteristici di un CCD e loro determinazione: efficienza quantica,
guadagno,  efficienza di raccolta di carica (CCE), efficienza di trasferimento di carica (CTE), risoluzione spaziale, linearita` e uniformita`, intervallo dinamico, rumore nei CCD [10,1].

Elaborazione delle immagini: immagine di bias, immagine di buio, immagine di flat field, immagini astronomiche, sottrazione del bias e del buio, correzione flat field, sottrazione fondo del cielo, fotometria di apertura, incertezza nelle misure [1,3].

Introduzione a IRAF: programma di analisi dati astronomici [1].

Rumore elettrico: I sistemi lineari [11, Cap.I:1,2].
Le sequenze casuali [11, Cap.II:1 (concetti principali), 2(cenni), 3(cenni)].
Il rumore nel dominio delle frequenze e del tempo [11, Cap.III: 1, 2, 3, 4 (cenni)].
Le densita` spettrali e la loro misura [11, Cap.IV: 1, 3 (cenni)].
Le sorgenti fisiche di rumore [11, Cap.V: 1 (solo risultati), 3,
4, 7 (risultati principali e concetti base), 8 (come sopra), 9 (come
sopra)].
Il rumore nei dispostivi elettronici [11, Cap.VI: 1, 2 (solo fatti
fondamentali), 4 (cenni), 5(cenni)].
Il rumore Johnson e la lettura di carica di un CCD [12].

Fa parte integrante del programma lo svolgimento di una esperienza "Diagramma HR di un ammasso stellare", sotto la guida di docenti.


Bibliografia

[1] Righini A., Romoli M., Esperienza del diagramma HR, Dispense, aa 2003-2004, http://www.arcetri.astro.it/~romoli/doppia.html.

[2] Rybicki G., Lightman A.,  Radiative Processes in Astrophysics, Wiley, NewYork, 1979..

[3] Romanishin W.,  An Introduction to Astronomical Photometry Using CCDs, Univ. of Oklahoma, http://observatory.ou.edu, March 31, 2002.

[4] Shu F.,  Introduction to the Universe, Cap. 8 e 9, University Science Books, 1981.

[5] Righini A. dispense sulle coordinate celesti e sul tempo, Cap. 1-2-3, 2004.

[6] Romoli M., appunti manoscritti, 2004.

[7] Schroeder D., Astronomical Optics, Cap. 10 e 11, Academic Press, 1987 .

[8] Osservatorio di Loiano, Bologna.

Il telescopio 152cm:  www.bo.astro.it/loiano/152cmchar.html.

La camera BFOSC:

 www.bo.astro.it/~loiano/TechPage/pagine/BfoscManualTechPage/BfoscManual.htm.

[9] Hecht E.,  Optics, Cap.10 e 11, Addison-Wesley, 1987.

[10] E. Pace,  Applicazioni dei rivelatori a CCD nell'EUV, Cap.1, Tesi di Dottorato in fisica, Universita` di Firenze, 1995.

[11] G. Poggi, Appunti sul rumore elettrico,  http://hep.fi.infn.it/POGGI/index.html, 2004.

[12] G. Poggi, appunti consegnati agli studenti, 2004.


Modalita` di esame:
L'esame consiste in un colloquio orale, durante il quale il candidato e` invitato a rispondere a domande attinenti all'esperimento svolto e all'analisi dati effettuata. Si richiede inoltre al candidato la comprensione dei concetti fondamentali degli argomenti trattati a lezione.

 Fisica Nucleare e Subnucleare
 A.A. 2006 - 2007 
 Prof. Bruno Mosconi
 ------------------- 

Programma

Dispense

- Scoperta del nucleo atomico e dei suoi costituenti
    (Kr: Cap.1, 11.6; appunti)
 
- Proprieta` dei nuclei
  - Raggio e densita`(Kr 3.1; FH: 6.3 - 6.5, 6.7)
  - Massa ed Energia di legame (Kr: 3.2,3.3; appunti)
  - Spin,parita`,momenti EM,stati eccitati (Kr: 3.4 - 3.6)

- Interazione tra due nucleoni
  - Deutone e scattering NN (Kr: Cap.4; appunti)
  - Teoria di Yukawa (appunti)
  - Isospin (FH: 8.3 - 8.7; appunti)

- Modelli nucleari
  - modello a goccia liquida (FH 16.1)
  - modello a gas di Fermi (FH 16.2)
  - modello a shell (Kr 5.1; FH: 17.1 - 17.5)
  - modelli collettivi (Kr 5.2; FH: 18.1, 18.2, 18.5)

- Decadimento radioattivo (Kr: 6.1 - 6.6)

- Decadimento alfa (Kr: 8.1 - 8.5)

- Decadimento beta (Kr: 9.1 - 9.7, 9.9; FH: 11.1 - 11.3, 11.6, 11.9; appunti)
 
- Reazioni (cenni da Kr: 11.1 - 11.4; appunti)

- Fissione (Kr: 13.1 - 13.6)
 
 
--------------------------------------------------------------------

                               BIBLIOGRAFIA
                             ================
 
 FH : H.Frauenfelder,E.M.Henley - Subatomic Physics,2nd ed.,
      Prentice-Hall (1991)
 Kr : K.S.Krane - Introductory Nuclear Physics, Wiley (1988)
 
--------------------------------------------------------------------


                             MODALITA`D'ESAME
                           ===================
 
 L'esame consiste di una prova orale, che comincia con l'esposizione di un
 argomento a scelta dello studente (con una durata di circa 15 minuti),
 seguita da domande sugli argomenti del programma del corso e dalla
 proposizione di un esercizio numerico.

DISPENSE

Conteggi e sezione d'urto

Sezione d'urto classica

Sezione d'urto e probabilità di decadimento in meccanica quantistica

Scattering EM nucleare

Deutone e potenziale NN

Teoria di Yukawa

Isospin nei nuclei

Interazione debole

Esercizi

Docente: Roberto Livi

orario di ricevimento:
martedi' pomeriggio.

MODALITA' DI ESAME
L' esame si svolgera' in un' unica prova orale.
 

Bibliografia

Docente: Prof. F. Pacini

Programma del corso

Relazioni fra fisica e astrofisica
Contenuti dell'Universo
Riassunto della evoluzione stellare
Materia degenere e configurazioni di equilibrio (nane bianche, stelle neutroni, buchi neri)
Supernovae e resti di supernova
Raggi cosmici e processi di radiazione (termici e non termici)
Sorgenti compatte di raggi X
Classificazione galassie
Nuclei galattici attivi
Materia e energia oscura nell'Universo

La scoperta del nucleo atomico e lo scattering di Coulomb (K88:1.1,
   1.2, 1.3, 1.4; 11.6;) (FH91: 6.1, 6.2, 6.3, 6.4)

Proprieta` statiche dei nuclei (K88: 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6;
   P87: 6.2; BW91: II.5.F) 

Modelli nucleari:
 - modello a gas di Fermi (DSF74: II.2, II.3 (inizio))
 - modello a shell (K88: 5.1)
 - modelli collettivi (K88: 5.2)

Interazione fra nucleoni:
 - il deutone (K88: 4.1)
 - lo scattering nucleone-nucleone (K88: 4.2, 11.8, 4.3, 4.4, 4.5)

Ceni alle razioni nucleari (cenni di K88: 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5)

Il decadimento radioattivo (K88: 6.1, 6.2 (cenni), 6.3, 6.5, 6.6, 6.7)

Il decadimento alfa (K88: 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5 (cenni))

Cenni al decadimento beta (K88: 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.9)

La fissione nucleare (K88: 13.1, 13.2, 13.3)

Fuori dal programma ufficiale si e` svolta un'ora di lezione
per accennare ai principi della rivelazione delle particelle
ionizzanti (K88: 7.1)

Legenda Bibliografica:

K88: K.S.Krane - Introductory Nuclear Physics  WILEY (1988)

E70: H.Enge - Introduction to Nuclear Physics  ADDISON-WESLEY (1970)

P87: D.H.Perkins - Introduction to High Energy Physics ADDISON-WESLEY
                   (1987)
DSF74: A.DeShalit and H.Feshbach - Theoretical Nuclear Physics WILEY (1974)

BW91: J.M.Blatt and V.F.Weisskopf - Theretical Nuclear Physics DOVER (1991)

FH91: H.Frauenfelder and E.H.Henley - Subatomic Physics PRENTICE HALL (1991)

I riferimenti ai testi vanno intesi come un rinvio a discussioni utili
per la preparazione all'esame, talvolta con approfondimenti molto
superiori rispetto alle presentazioni fatte in aula.

L'esame consiste in un colloquio orale, durante il quale il candidato
e` invitato ad esporre un argomento a sua scelta, quindi a rispondere
a domande sugli argomenti del programma, nonche' a svolgere un
semplice esercizio.

Docente: Francesco Matera

Programma

Postulati e quadro matematico. Equazione di Schroedinger. Problemi
unidimensionali. Oscillatore armonico. Principio d'indeterminazione di
Heisenberg. Paricelle identiche: bosoni e fermioni. Momento angolare. Spin.
Atomo d'idrogeno. Elementi di teoria delle perturbazioni.


Testo consigliato

R. Shankar "Principles of Quantum Mechanics", Plenum Press


Modalita` di esame

L'esame consiste di una prova scritta e di una prova orale

Docente: Riccardo Pratesi
E-mail: riccardo.pratesi@unifi.it

Parte I. Atomi e molecole

Teoria quantistica dell'atomo
(La struttura dell'atomo, Modelli atomici. Atomi idrogenoidi: Struttura fine e correzioni quanto-relativistiche;
Effetti quanto-relativistici: correzione spin-relatività; Effetti quanto-relativistici: teoria del Dirac; Origine del termine di Darwin).
Struttura fine della riga H
(Effetti quanto-relativistici avanzati: correzioni radiative e Lamb shift; L'esperimento di Lamb e Retherford, L'esperimento di Hänsch-Schawlow).
Atomi con molti elettroni (Atomi alcalini, Atomo di elio, Atomi con N>2 elettroni)
Sistema periodico degli elementi (Regole di Hund). 

La struttura delle molecole biatomiche
La separazione di Born-Oppenheimer, Moti di rotazione dei nuclei,
Moti di vibrazione dei nuclei, Moti roto-vibrazionali,
Moti rotovibrazionali con cambiamento dello stato elettronico,  

Interazione atomo/molecola-campo em.
L'oscillatore elettronico classico (Larghezza naturale della riga, Sezione d'urto di Thomson).
Corpo nero (Sviluppo del campo in onde piane, Legge di Kirchhoff, Legge di Stefan, Legge di Wien, Legge di Rayleigh – Jeans, Formula di Planck).
Teoria di Einstein dell’interazione atomi-campo termico. Teoria semiclassica dell’interazione atomo-campo
(Approssimazione di dipolo elettrico; Variabili canoniche del campo; Probabilità di transizione Hamiltoniana d'interazione;
Calcolo perturbativo al 1° ordine; Campo incoerente; Emissione spontanea). Regole di selezione (Atomi idrogenoidi; Atomo di elio;      
Molecole biatomiche; Significato fisico delle regole di selezione).

Parte II. Cristalli

Elementi di cristallografia (Diffrazione X)

Moti reticolari
Vibrazioni di reticoli monoatomici; Reticolo con due atomi per cella primitiva; Coordinate normali; Densità degli stati; Quantizzazione dei moti reticolari – Fononi

Proprietà termiche e di trasporto legate ai moti reticolari
(Calore specifico; Conduzione termica)

Proprietà elettroniche
Teoria delle bande; Modello classico (Legge di Wiedemann e Franz); Modello a elettroni liberi; Modello a legame debole; Modello a legame forte.

Proprietà termiche e di trasporto degli elettroni
(Calore specifico; Conduzione elettronica; Conduzione termica).

Esame orale

Docente:  Marcello Carla'

Docente: Riccardo Pratesi
E-mail: riccardo.pratesi@unifi.it

Cenni storici e principi di funzionamento del laser.

Emissione stimolata di radiazione, inversione di popolazione, larghezza di linea, condizione di oscillazione laser.
Equazioni di bilancio per laser a tre livelli (confronto tra velocità di eccitazione e decadimento, ruolo dell’emissione spontanea);
condizioni di soglia; funzionamento stazionario sopra soglia; potenza di uscita;
soluzione delle equazioni di bilancio (premessa e scelta dei parametri; soluzione approssimata; soluzione esatta). I
nterazione atomo a 2 livelli – campo laser.

Tipi di laser:

Laser a gas (laser ad atomi neutri; laser a vapori metallici, laser a ioni , laser molecolari, laser ad eccimeri);
Laser a stato solido (laser a rubino, laser a neodimio, ...);
Laser vibronici accordabili (TI: zaffiro, alessandrite, CO: MgF₂, Forsterite, altri ospiti del cromo).
Laser a semiconduttore.
Laser a stato solido pompati a diodi laser.
Laser a stato liquido.
Cavità risonanti ottiche.
Coerenza della radiazione laser. 

Applicazioni del laser

Applicazioni industriali, Applicazioni militari, Applicazioni mediche e biologiche, Applicazioni scientifiche.
Visite a industrie e laboratori laser fiorentini.

Esame orale

Docente: Roberto Casalbuoni 
Orario di ricevimento: per appuntamento contattando il docente (casalbuoni@fi.infn.it) 

PROGRAMMA
Postulati della Meccanica Quantistica. Particelle identiche.
Principio di Pauli. Bosoni e fermioni. Applicazioni elementari: equazione di Schrodinger stazionaria, casi unidimensionali, oscillatore armonico.
Simmetrie in Meccanica Quantistica. Momento angolare e spin. Somma di momenti angolari. Atomo d'idrogeno. Teoria delle perturbazioni nel caso stazionario.

PRINCIPALI TESTI CONSIGLIATI

- Appunti del docente disponibili sul sito
http://theory.fi.infn.it/casalbuoni/lavori/quantum.pdf

- R.Shankar: Principles of Quantum Mechanics, Plenum Press.

MODALITA' DI ESAME

L'esame consiste in una prova scritta e una prova orale.

DOCENTE: M. Focardi

PROGRAMMA:
1. Teoria della Misura e della Integrazione Astratta;
2. Spazi di Lebesgue;
3. Spazi di Hilbert;
4. Spazi di Sobolev;
5. Metodi variazionali per la soluzioni di P.D.E. ellittiche;
6. Formulazione variazionale per problemi di evoluzione (cenni).

L'esame consiste di una verifica orale.
Il programma dettagliato del corso può essere consultato
sul sito http://www.math.unifi.it/~focardi.

Programma del modulo di Relatività

Dispense del modulo di Relatività

Docenti: S. Bottai e E. Pace

Programma:
La fisica dallo spazio: aspetti scientifici che richiedono missioni spaziali.
Sintesi storica delle missioni spaziali. L'ambiente spaziale ed il suo effetto
su satelliti e sonde. Fondamenti di meccanica orbitale : dalla legge di gravitazione
alla determinazione delle orbite e traiettorie dei veicoli spaziali.
L'assetto dei veicoli spaziali ed il suo controllo.
Sonde sub-orbitali. Sonde orbitali e planetarie. Palloni stratosferici.
Sistemi ottici ad imaging e spettroscopici. Rivelatori di fotoni per lo spazio.
Rivelatori di particelle  per lo spazio. Sistemi elettronici di lettura e di trigger.
Sistemi di raffreddamento attivo e passivo. Sistemi di alimentazione.
Sistemi di propulsione. Materiali e componenti per lo spazio.
Problemi specifici di qualificazione spaziale: termo-vuoto, vibrazioni,
radiation hardness. Acquisizione ed immagazzinamento dati: telemetria,
memorie, archivi. Esempi di missioni spaziali.

TESTI CONSIGLIATI :

'SPACECRAFT SYSTEMS ENGINEERING' ,
P. Fortescue, J. Stark, G. Swinerd
WILEY

DISPENSE

ESAME : orale sugli argomenti sviluppati durante le lezioni.

Programma del modulo di Quanti

Dispense del modulo di Quanti

Programma 

Scopo del corso è fornire una panoramica fenomenologica dell'astrofisica moderna. Cenni sulle tecniche di osservazione astronomica e sul trasporto dell'energia attraverso la radiazione elettromagnetica. Stelle e struttura stellare, il mezzo interstellare, formazione, evoluzione e fasi finali della vita delle stelle. La nostra galassia e le galassie esterne. Ammassi di galassie. Materia oscura. Nuclei galattici attivi e buchi neri. Cenni di cosmologia, formazione ed evoluzione delle galassie.

Per i dettagli sul corso e le dispense, si veda la pagina web del corso

Docente: Francesco S. Pavone

Orario di ricevimento:

su appuntamento (francesco.pavone@unifi.it)

PROGRAMMA 

Elementi di fisica del laser. Trattazione semiclassica del laser a due livelli. Trattazione con le equazioni di bilancio del laser a 3 livelli.
Meccanismi di allargamento delle righe di emissione (naturale, Doppler, pressione). Laser a gas, a stato solido, liquido e a semiconduttore. Cavità  ottiche.
Generazione e controllo di impulsi brevi. Generazione e  controllo della frequenza di emissione. Panorama di applicazioni nel campo del biomedicale, biotecnologico,  industriale, dei beni culturali e dell'ambiente.

Seguirà un approfondimento sulle applicazioni nel campo della biofisica,  biofotonica e dell'imaging biomedicale. Verranno effettuate visite  presso laboratori di ricerca accademici ed industriali.

MODALITA' DI ESAME

L' esame si svolgera' in un' unica prova orale.