Liceo Scientifico "L.Mascheroni" di Bergamo

prof. Salvatore Mattina

Lezioni di fisica moderna

Programma del corso

Introduzione: Relatività Galileiana

Dal cosmo greco all'universo infinito; invarianza per rotazioni e traslazioni; concetto di grandezza scalare e vettoriale.

Principio galileiano di relatività; trasformazioni di Galileo; tabella degli invarianti; legame con i principi della dinamica.

Parte I: Relatività Einsteiniana

Onde luminose e loro proprietà; il problema dell’etere; l’esperimento di Michelson e Morley; interpretazioni dell'esperimento; contrazione di Lorentz-Fitzgerald. Postulati di Einstein; deduzione delle trasformazioni di Lorentz; conseguenze: relatività della simultaneità; dilatazione dei tempi; orologio di Einstein; contrazione delle lunghezze; regola di composizione delle velocità.

Spazio-tempo: grandezze invarianti per trasformazioni di Lorentz; intervallo di tempo proprio; tetravelocità; tetravettore energia-impulso; deduzione della famosa formula ; la massa come forma d'energia; esempi di reazioni nucleari; cenni alla creazione ed annichilazione di coppie; paradosso dei gemelli.

Revisione della dinamica newtoniana: tetraccelerazione e sua relazione con la tetravelocità; correzione della seconda legge della dinamica; dipendenza della massa dalla velocità.

Controlli sperimentali: dilatazione del tempo di decadimento del leptone m; compattamento di un fascio di particelle in moto a velocità relativistiche; funzionamento dei satelliti per telecomunicazioni; reattori nucleari.

Cenni di Relatività generale: lo spazio-tempo (curvo) visto da un sistema non inerziale; principio di equivalenza di Einstein; rallentamento degli orologi in un campo gravitazionale; esperimento di Pound e Rebka; precessione del perielio di Mercurio; deviazione della luce in un campo gravitazionale.

Parte II: Teoria quantistica

Natura corpuscolare della luce: effetto fotoelettrico; effetto Compton. Teoria del fotone di Einstein.

La "teoria delle frecce rotanti": riflessione semplice e doppia della luce da una lastra di vetro; propagazione del fotone; la lente convergente. Le regole del calcolo quantistico: somma per gli eventi alternativi; prodotto per gli eventi composti. Diffrazione di un fotone da una fenditura; il principio d'indeterminazione di Heisenberg; la relazione d'incertezza tempo-energia; interferometria neutronica su un piano inclinato; l'interferometro di Mach-Zender; vedere nel buio con la meccanica quantistica. Particelle identiche: bosoni e fermioni; spin e statistica; cenni al modello standard; l'atomo di Bohr; le onde di De Broglie; l'atomo d'idrogeno con le ampiezze di probabilità; il principio d'esclusione di Pauli e la tavola periodica. Il laser: emissione stimolata; cavità risonante; il laser a singolo atomo; cenni all'effetto Casimir. Elettrodinamica quantistica: eventi elementari nello spazio-tempo; grafici di Feynman; elettroni a ritroso nel tempo; l'antimateria. Interpretazione della teoria: il gatto di Schroedinger; le variabili nascoste; molti mondi; molte menti; riduzione dinamica; l'interpretazione di Popper.


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Last modified: Fri Mar 15 16:14:04 CET 2002