Struttura della Materia 2.

Anno Accademico 2007-2008.

Testi consigliati:

[ATK] P. W. Atkins, R. S.  Friedman, Molecular Quantum Mechanics. Trad. italiana:  Meccanica quantistica molecolare, Zanichelli, Bologna (2000)
[SCH] F. Schwabl, Quantum Mechanics, Trad. italiana:  Meccanica Quantistica, Zanichelli, Bologna (1995)
[GRI]  D. J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Trad. Italiana: Introduzione alla Meccanica quantistica, Casa Editrice Ambrosiana, Milano (2005)
[BRA] B.H. Bransden, C. J. Joachain, Physics of Atoms and Molecules, Prentice-Hall, London (2003)

MATERIALE SUPPLEMENTARE (formato pdf):   parte1, parte2,  parte3

Diario delle lezioni.

Prima lezione. 16 Gennaio 2008. 2 ore.
Presentazione del corso.
L'approssimazione di Born-Hoppenheimer. [SCH, cap. 15] [ATK, cap. 8]

Seconda lezione.  18 Gennaio 2008. 2 ore.
Lo ione idrogeno molecolare. Calcolo dell'energia dei livelli
sigma e sigma* al variare della distanza tra i nuclei. [SCH, cap. 15]  [ATK, cap. 8]

Terza lezione.  23 Gennaio 2008. 3 ore.
La molecola H2. Metodo LCAO e metodo di Heitler-London.
Calcolo dell'energia dei livelli sigma e sigma* al variare della distanza tra i nuclei.
Espressione dell'integrale coulombiano e di scambio.  [SCH, cap. 15]
Cenni alla interazione configurazionale in uno schema LCAO.
Sistema a due livelli. Soluzione esatta del problema agli autovalori e soluzione perturbativa.
Molecole omopolari e molecole eteropolari.  Stabilizzazione dello stato fondamentale.
Approssimazione di Huckel. Molecola di butadiene.
Riempimento dei livelli energetici in molecole biatomiche.  [ATK, cap. 8]
Molecole biatomiche eteronucleari: legame ionico.
Potenziale semiempirico E=E(R): il caso della molecola NaCl.

Quarta lezione.  25 Gennaio 2008. 1 ora.
Il problema dei due corpi in meccanica quantistica. Moti nella molecola biatomica.
Livelli vibrazionali e livelli rotazionali.  [SCH, cap.15] [ATK, cap. 10]

Quinta lezione.  30 Gennaio 2008. 3 ore.
Correzione centrifuga ai livelli rotazionali.
Effetti di anarmonicità. Il potenziale di Morse.
Regole di selezione per le transizioni rotazionali.
Regole di selezione per le transizioni vibrazionali. [ATK, cap. 10]
Il principio di Franck-Condon. Le transizioni vibroniche. [ATK, cap. 11]

Sesta lezione.  1 Febbraio 2008. 2 ore.
Spettri rotovibrazionali in molecole biatomiche.
Il "destino" degli stati eccitati. Diseccitazioni non radiative e
diseccitazioni radiative. Fluorescenza e fosforescenza. Dissociazione.
Effetti della temperatura sulla popolazione degli stati vibrazionali e rotazionali.
Modi vibrazionali e curve di potenziale. La molecola di SO2.
I diagrammi di Walsh.

Settima lezione.  6 Febbraio 2008. 3 ore.
Dalle molecole ai solidi. Introduzione alla struttura a bande.
Livelli elettronici di molecole lineari e cicliche con N atomi.
Calcolo degli autovalori dell'energia con il metodo di Huckel.
Enunciato del teorema di Bloch. Condizioni al contorno di Born-von Karman.
Curve di dispersione dell'energia E=E(k). Densità degli stati.
Andamento delle curve E=E(k) per orbitali di tipo s, p, e d.
Catena 1D di atomi di F e catena lineare PtH4.

Ottava lezione.  13 Febbraio 2008. 3 ore.
Struttura a bande per un sistema bidimensionale generico.
Struttura a bande del Ba2SnO4.
Il modello di Kronig e Penney: livelli energetici in una struttura periodica
di "quantum wells": calcolo delle bande di energia permesse.  [ATK]

Nona Lezione.  20 Febbraio 2008. 3 ore.
Atomi in campi magnetici statici: trattazione quantistica. Campi forti e deboli.
(Effetto Zeeman normale, effetto Paschen Bach, effetto Zeeman anomalo).
Campi magnetici intermedi [BRA, cap.5]

Decima lezione.  22 Febbraio 2008. 2 ore.
Atomi in campi magnetici intermedi. Il caso dell'atomo di idrogeno con n=2. [GRI]
Effetto Stark lineare: il caso dell'atomo di idrogeno con n=2 [BRA, cap.5]

Undicesima Lezione.  27 Febbraio 2008. 2 ore.
Effetto Stark quadratico sul livello N=1 dell''atomo di idrogeno. [BRA, cap.5]
Effetti di campo cristallino.