Academic year2022/23
CoursePHYSICS
Code248BB
Credits9
PeriodSemester 1
LanguageItalian
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) |
| FISICA 3 | FIS/04 | LEZIONI | 72 | |
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
- Indagine della materia microscopica tramite collisioni e decadimenti: atomi, nuclei, nucleoni, particelle elementari.
Knowledge
- Investigation of microscopic matter components (atoms, nuclei, nucleons, elementary particles) trough collisions or spontaneous decays.
Modalità di verifica delle conoscenze
- Enunciare e spiegare gli argomenti trattati nelle lezioni ed esercitazioni
- Saper rispondere alle domande contenute nella "checklist" reperibile nella pagina web del corso
- Risolvere in modo autonomo problemi basati sulle conoscenze introdotte nel corso
Assessment criteria of knowledge
- Cite and demonstrate the arguments introduced in the lectures
- Answer the "Checklist" questions in the course web page
- Solve in an autonomous way problems based on the course contents
Capacità
- Capacita' di risolvere problemi impostando analisi sia qualitative che quantitative
- Capacita' di spiegare gli argomenti oggetto del corso, illustrandoli con esempi ed applicazioni.
Skills
- Problem solving with qualitatve and quantitative considerations
- Explaining the arguments of the course, make pertinent expamples.
Modalità di verifica delle capacità
Nello svolgimento del corso le capacità sono verificate dal docente tramite domande, discussioni e verifica delle risoluzioni degli esercizi svolti nelle esercitazioni: tali verifiche non sono oggetto di valutazione del singolo studente e non hanno impatto sul voto finale, assegnato solo in base alle prove finali.
Assessment criteria of skills
During the lectures students are required to anwer questions and solve exercises; these discussions are not relevant - in any case - for the final evaluation.
Comportamenti
E' richiesta una partecipazione il più possibile attiva degli studenti durante le lezioni ed in particolare di:
- ripassare i prerequisiti del corso prima di partecipare alle lezioni o esercitazioni
- effettuare durante le esercitazioni in forma scritta una serie di esercizi i cui passi sono indicati dal docente in modo dettagliato
Behaviors
An active participation is mostly welcome. We recommend to
- study the prerequites before the lectures
- solve the assigned class problems
- cohoperate for the below described steps
Modalità di verifica dei comportamenti
Interazione del docente con la classe, tramite domande, discussioni e verifica delle risoluzioni degli esercizi svolti durante le esercitazioni. Tali verifiche non sono oggetto di valutazione e non hanno impatto sul giudizio finale del singolo studente.
Assessment criteria of behaviors
Interation and discussions of problems with the teachers; these discussions are not relevant - in any case - for the final evaluation.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
Meccanica non relativistica svolta nel corso di "Fisica 1".
Relatività ristretta svolta nel corso di "Meccanica classica".
Elettromagnetismo classico svolto nel corso di "Fisica 2".
Elementi di chimica dal corso di "Chimica Generale"
Analisi matematica e sviluppi in serie di Fourier (corsi di "Analisi Matematica" e "Metodi 1")
Conversione delle formule e dei valori numerici delle grandezze fisiche da unità di misura MKSA a CGS e “naturali”.
Prerequisites
Non relativistic mechanics, as in the "Fisica 1" course.
Special relativity, as in the "Meccanica Classica" course.
Elettromagnetism, as in the "Fisica 2" course.
Basics in chemistry as in thei "Chimica Generale" course.
Mathematics and Fourier series as in the "Analisi Matematica" e "Metodi 1" courses.
Conversion of formulae from MKSA to CGS and "natural" systems.
Programma (contenuti dell'insegnamento)
-
Riepilogo ed approfondimento delle proprietà dei componenti microscopici della materia: fotoni, atomi, nuclei, nucleoni, elettroni, particelle elementari.
-
Indagini della materia con onde elettromagnetiche. Definizioni delle sezioni d’urto per fenomeni ondulatori. Esempi su antenne, elettroni, atomi. Le risonanze. I fattori di forma. Scattering Thomson e Rayleigh. La diffrazione come problema di scattering.
- Indagini della materia con particelle. Definizione di sezioni d’urto per processi corpuscolari. Esempi ad alta o bassa energia (fotone-atomo, Rutherford, Mott, …). Esempi di sezioni d’urto elettromagnetiche, forti, deboli, con particolare riferimento alle interazioni di fotoni con atomi. Lo spazio delle fasi, sezioni d’urto inclusive ed esclusive. Alcune applicazioni.
- Indagini della materia tramite decadimenti. Generalità, decadimenti nucleari alpha, beta, gamma. Esempi particolari: il decadimento del muone, dei pioni, l’effetto Mossbauer e la sua applicazione nell’esperimento di Pound-Rebka sullo shift gravitazionale. Altre applicazioni.
- Approfondimento dell’elettromagnetismo. Invarianza di gauge, formulazione covariante dell'elettromagnetismo.
- Applicazioni delle metodologie studiate alle interazioni delle particelle cariche con la materia ordinaria: effetto Cerenkov, perdita di energia per collisioni, radiazione di frenamento, multiplo scattering. Esempi.
Syllabus
- Review of microscopic matter components (atoms, nuclei, nucleons, elementary particles) and their main properties.
- Investigation of microscopic matter with electromagnetic waves. Cross sections for wave phenomena. Examples for antennas, electrons, atoms. Resonances. Form factors. Thomson e Rayleigh scattering. Diffraction of electromagnetic waves as a scattering problem.
- Investigation of microscopic matter with particles. Cross sections for corpuscolar phenomena. Photon-atom interactions, Rutherford and Mott scattering. Examples of elettromagnetic, strong and weak cross sections. Phase space, inclusive and exclusive cross sections.
- Investigation of microscopic matter with decays. Definitions, nuclar alpha, beta, gamma decays. Examples: muon decays, pion decays, Mossbauer effect and its application in Pound-Rebka experiment on gravitational shift measurement. Other applications.
- Advanced electromagnetism. Gauge invarince, electromagnetism laws in a covariance formulation.
- Applications to interactions of particles with stable macroscopic matter. Cerenkov effect, energy loss by collisions, bremmstrahalung, multiple scattering. Examples.
Bibliografia e materiale didattico
Materiale sul sito e-learning del dipartimento di Fisica
https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219
Testi alternativi o per eventuali approfondimenti
- D. Jackson, “ClassicalElectrodynamics” (3^ Ediz.) John Wiley & Sons 2009.
- S.Krane, "IntroductoryNuclearPhysics", John Wiley & Sons, New York
- L.Landau E.M.Lifsits "Fisica Teorica 2 (Teoria dei campi)" Editori Riuniti 2010
Bibliography
Material on our web site:
https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219
For complementary or further information:
- D. Jackson, “ClassicalElectrodynamics” (3^ Ediz.) John Wiley & Sons 2009.
- S.Krane, "IntroductoryNuclearPhysics", John Wiley & Sons, New York
- L. D. Landau, E. M. Lifshitz (1975). The Classical Theory of Fields. Vol. 2 (4th ed.).
Indicazioni per non frequentanti
Si consiglia di :
Non-attending students info
We recommend to:
Modalità d'esame
Gli studenti dovranno caricare sul sito e-learning del corso
https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219
le risposte alle 3 domande del gruppo "C" (vedi sotto) entro il termine indicato nel sito "esami".
Solo prova orale; gli studenti che intendono sostenere l’esame devono iscriversi via web nel sito https://esami.unipi.it/esami/ . Attenzione non solo alla precedenza - sostanziale ed anche formale - di FISICA II, ma anche alla necessità di avere le competenze di meccanica e relatività speciale studiate nei corsi di "Fisica 1" e 'Meccanica Classica'.
In sede di esame finale si potrà chiedere allo studente di:
- rispondere a domande contenute nelle parti (A) e (B) della "checkilist" reperibile nella pagina web del corso;
- discutere una delle tre domande del gruppo (C) - da lui indicate - della "checkilist" reperibile nella pagina web del corso con particolare riferimento agli argomenti ad essa correlati;
- enunciare e spiegare argomenti trattati nelle lezioni ed esercitazioni;
- risolvere problemi basati sugli argomenti oggetto del corso
Assessment methods
Oral examination.
Students must upload on the e-learning site
https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219
their answers to three questions of the group "C" (see below) before the deadline indicated in the "esami" site.
Students must apply on https://esami.unipi.it/esami/ . Please, pay attention to the mandatory posses of a positive evaluation in "FISICA II" and to the prerequisites from "FISICA 1" and 'Meccanica Classica'.
Students could be asked to:
- answer to questions in sections (A) e (B) of the "checkilist" ;
- discuss one question among the 3 ones they have selected in section (C) and discuss correlated arguments;
- state and explain arguments discussed in the lectures;
- solve problems based on the course program.
Altri riferimenti web
sul sito e-learning del dipartimento di Fisica
https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219
Additional web pages
on the e-learning of Pisa Physics Dpt:
https://elearning.df.unipi.it/course/view.php?id=219
Updated: 30/07/2022 17:45
