- I limiti della fisica classica Breve rassegna della meccanica newtoniana e dell'elettromagnetismo classico. Radiazione di corpo nero, capacità termica dei solidi, effetto fotoelettrico, scattering Compton. Aspetti ondulatori delle particelle: Ipotesi di De Broglie, diffrazione di elettroni da un cristallo. Atomo di idrogeno e il modello di Bohr. - Operatori Proprietà matematiche degli operatori, autofunzioni e autovalori degli operatori. Operatori Hermitiani, ortogonalità delle autofunzioni di un operatore Hermitiano, normalizzazione e completezza delle autofunzioni. Operatore hermitiano aggiunto. Notazione Dirac. - I postulati di base della meccanica quantistica Valore medio di una grandezza osservabile, relazioni di commutazione per gli operatori di quantità di moto e posizione, operatori di commutazione e loro autofunzioni. Significato della funzione d'onda di stato. Pacchetti d'onda gaussiani. Autofunzioni dell'operatore energia, l'equazione di Schrodinger indipendente dal tempo. Il principio di indeterminazione. Esempi. - Problemi di autovalori di energia unidimensionale Buca di potenziale infinita, buca di potenziale finita, barriera di potenziale finita. Effetto Tunnel. L'oscillatore armonico, gli operatori di creazione e annientamento. - Momento angolare di Spin L'esperimento Stern-Gerlach, i sistemi Spin ½, gli operatori di spin e le relazioni di commutazione. Formalismo di Pauli. Stati puri e misti. - Formulazione matriciale della meccanica quantistica Alcune proprietà della matrice di base, diagonalizzazione della matrice, rappresentazioni di operatori come matrici, derivazione di autofunzioni e autovalori di un operatore mediante il metodo della matrice. - La meccanica quantistica del momento angolare Operatori di momento angolare, autofunzioni e autovalori, armoniche sferiche. Elementi di matrice degli operatori del momento angolare, aggiunta di momenti angolari. Particelle in campi di potenziale sferici simmetrici, l'atomo di idrogeno. Introduzione alla teoria perturbativa indipendente dal tempo. - Concetti di base di meccanica statistica Spazio delle fasi, Distribuzioni di Boltzmann, Fermi-Dirac e Bose-Einstein. Esempi.

A. Yariv, “An Introduction to Theory and Applications of Quantum Mechanics”, DOVER N. Zettili, “Quantum Mechanics: Concepts and Applications”, Wiley J.J Sakurai, “Modern Quantum Mechanics” Addison Wesley D.J. Griffiths, “Introduction to Quantum Mechanics” Cambridge University Press

- Introduzione generale - Legami chimici Covalente; Ionico; Metallico; Idrogeno; Potenziale di Leonard-Jones - Reticoli cristallini Reticolo di Bravais e vettori primitivi, Cella primitiva. Il reticolo reciproco, First Brillouin Zone. Diffrazione di raggi X - Modelli di conduttività elettrica Modello di Drude, errori del modello di elettroni liberi per metalli, livelli di elettroni in un potenziale periodico. Modello di Sommerfeld, modello di elettrone quasi libero (indipendente), equazione di Schrodinger in potenziale periodico, funzioni di Bloch, modello di banda, densità di stato. - Conduttori, isolanti, semiconduttori. Bande di energia in conduttori, isolanti, semiconduttori. Struttura della banda e proprietà ottiche. Strutture cristalline di semiconduttori comuni, strutture a bande, gap diretto e indiretto. Comportamento intrinseco ed estrinseco, doping. Trasporto di semiconduttori nel modello di elettroni quasi liberi. Esempi e applicazioni (effetto Hall, la giunzione p-n, il transistor di giunzione p-n-p, ...) - Fononi Teoria classica del cristallo armonico, teoria quantistica del cristallo armonico, fononi. Misurare le relazioni di dispersione dei fononi. - Superconduttività Fenomenologia, teoria, esempi

Il testo principale è: Introduction To Solid State Physics, C. Kittel, Wiley 2012 Consigliati Solid State Physics N. Ashcroft D. Mermin, Saunders College 1976 Fundamental University Physics III Alonso Finn, Wesley 1968 Quantum Physics R. Eisberg, R. Resnick Wiley 1974 Sono rese disonibili inoltre le slide del corso e materiale per esercizi e temi specifici