Obiettivi Formativi

Approfondire conoscenze su: Probabilità di transizione e fenomeni di diffusione - Processi radiativi - Spettroscopia vibrazionale ed elettronica di atomi, molecole e solidi - Metodi sperimentali di spettroscopia ottica ed elettronica – Microscopie elettroniche e a sonda.

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni. Alcune attività di laboratorio.

Prerequisiti

Elettromagnetismo – Meccanica quantistica

Verifiche dell'apprendimento

Esame orale. Si suggerisce la presentazione di una breve tesina su una tecnica spettroscopica a scelta.

Programma del Corso

Con il termine “spettroscopia” si fa generalmente riferimento ad un grande numero di tecniche di indagine sperimentale che hanno caratterizzato lo sviluppo della cosiddetta fisica moderna e sono tuttora di fondamentale importanza nello studio dei fenomeni fisici. In questi casi si fa un largo uso di particolari tecniche di indagine spettroscopica sia per lo studio degli aspetti fisici dei fenomeni stessi che per contribuire allo sviluppo di metodologie (per es. di prevenzione, di controllo e di intervento) in un ambito cosiddetto multidisciplinare. Nel contesto dell’attuale manifesto degli studi per il corso di Laurea Magistrale in Fisica, lo scopo del corso di Spettroscopia é quello di fornire allo studente del II anno una conoscenza approfondita degli aspetti fondamentali della interazione radiazione-materia e delle principali e più moderne tecniche di indagine spettroscopica utilizzate nel campo della Fisica Sperimentale. In particolare vengono trattati i processi fisici che sono alla base dei vari tipi di spettroscopia, cioè l'interazione tra la sonda e gli atomi, le molecole ed i solidi. Vengono anche analizzate dal punto di vista sperimentale alcune delle più importanti tecniche spettroscopiche e le più rilevanti problematiche relative alla messa a punto degli apparati sperimentali. Il corso è generalmente integrato con esercitazioni di tipo pratico. La frequenza del corso è indicata per quegli studenti interessati all'approfondimento degli aspetti di fisica sperimentale, viste le importanti ricadute che hanno le tecniche di indagine spettroscopica in vari settori applicativi, basti pensare al campo sanitario ed a quello dei beni culturali ed ambientali e della scienza dei materiali. Programma Formulazione Hamiltoniana per il campo elettromagnetico – Polarizzazione – Dipolo elettrico –Radiazione di multipolo – Diffusione di luce da particelle dielettriche – Quantizzazione del campo di radiazione− Probabilità di transizione e fenomeni di diffusione – Regola d’oro di Fermi – Sezione d’urto differenziale – Diffusione neutronica - Assorbimento ed emissione di fotoni da atomi e molecole – Larghezza di riga – Effetto fotoelettrico – Spettri infrarosso – Processi diffusivi elastici ed anelastici - Sorgenti di radiazione - Risoluzione spettrale - Rivelatori - Componenti ottici - Metodologie di analisi - Analizzatori e rivelatori elettronici - Spettroscopia in assorbimento, riflessione e fluorescenza - Processi di ottica non lineare - Tecniche sperimentali di spettroscopia fotoelettronica - Metodologie sperimentali - Processi di ionizzazione Interpretazione delle caratteristiche spettrali - Spettroscopia fotoelettronica (XPS, UPS) - Spettroscopia degli elettroni Auger - Spettroscopia di fluorescenza X - EXAFS - Radiazione di sincrotrone − Tecniche di microscopia - Cenni di microscopia ottica – Microscopia elettronica a scansione ed in trasmissione – Microsonda elettronica – Microscopie a scansione a sonda (STM, AFM, NSOM).