Corso di Laurea Specialistica in Fisica Computazionale

Universita` di Udine

Anno Accademico 2005-2006


Corso di Meccanica Quantistica

 Stefano de Gironcoli         SISSA-Trieste

Lo scopo del corso e` di trasmettere gli elementi di base necessari alla risoluzione numerica di problemi di meccanica quantistica non relativistica con particolare enfasi per problemi di fisica atomica. Il corso e` organizzato in una serie di lezioni teoriche in cui vengono presentati i concetti fisici e numerici necessari, e in sessioni pratiche e homework in cui gli studenti sono chiamati a mettere in pratica le nozioni acquisite mediante la realizzazione e l'utilizzo di codici numerici.

Calendario preliminare delle lezioni

Data

Orario

Aula

Argomenti Trattati

Lu.24/04/06
15.00-19.00
Rizzi
Richiami di Meccanica Classica, Equazioni di Newton, Equazioni di Hamilton.
Introduzione alla Meccanica Quantistica. Definizione di stato del sistema, operatori posizione e inpulto, effetto della misura. teorema di Ehrenfest, principio di indeterminazione di Heisenberg.
Stima grossolana delle dimensioni e dell'energia di stato fondamentale dell'atomo d'idrogeno.
Ve.28/04/06
9.00-11.00
Rizzi
Equazione di Schroedinger indipendente dal tempo, problema agli autovalori, quantizzazione delle energie, spettro continuo nel limite infinito, proprieta` delle autofunzioni (ortonormalita`, completezza), energie d'eccitazione.
Ve.05/05/06
9.00-11.00
Rizzi
Equazione di Schroedinger a una dimensione, comportamento nella regione classicamente permessa e proibita, relazione tra nodi e livello energetico.
Lu.08/05/06
15.00-19.00
Rizzi
Esempi unidimensionali. gradino di potenziale. Coefficiente di Trasmissione e Riflessione. Effetto tunnel.
Buca di potenziale simmetrica, barriera di potenziale. Ancora coefficienti di trasmissione e riflessione ed effetto tunnel.
Ve.12/05/06
9.00-11.00
Rizzi
Teoria dell'oscillatore armonico quantistico, spettro energetico, simmetria delle soluzioni.
Lu.15/05/06
15.00-19.00
Rizzi
Teoria dell'oscillatore armonico dal punto di vista astratto. Operatori di creazione e distruzione.
Metodo di Numerov per l'integrazione numerica di un problema unidimensionale, ricerca degli autovalori con il metodo della bisezione. Programma harmonic0
Ve.19/05/06
9.00-11.00
Rizzi
Riepilogo ed Esercitazioni
Lu.22/05/06
15.00-19.00
Rizzi
Teoria delle perturbazioni statiche. :Oscillatore anarmonico con termine quartico. Teorema 2N+1. Programma harmonic1
Assegnazione del primo homework homwork1.html (consegna Lu.05/06/06).
Problemi a simmetria sferica, proprieta` conservate, separazione delle variabili, teoria del momento angolare, armoniche sferiche.
Lu.05/06/06
15.00-19.00
Rizzi
Atomi ad un elettrone, separazione del moto del centro di massa, unita` atomiche, degenerazione accidentale dei livelli per l'atomo d'idrogeno.
Risoluzione numerica: griglie logaritmiche, cambiamento di variabili.
Gi.08/06/06
13.00-17.00
Rizzi
Risoluzione numerica: griglie logaritmiche, cambiamento di variabili, stima perturbativa per accelerare la convergenza dell'autovalore. Programma hydrogen.
Atomo d'idrogeno in campo magnetico (Effetto Zeeman), spin dell'elettrone, equazione di Pauli.
Particelle identiche, bosoni e fermioni, relazione spin-statistica.
Ve.09/06/06
9.00-11.00
Rizzi
Principio variazionale, teorema del viriale, uso del principio variazionale nella stima dell stato fondamentale di un sistema quantistico.
Introduzione a Lapack. Programma hydrogen_gauss.
Lu.12/06/06
15.00-19.00
Rizzi
Atomi a due elettroni
Correlazione elettronica nell'atomo di elio.
Ve.16/06/06
9.00-11.00
Rizzi
Metodo Hartree-Fock per sistemi a molti elettroni.
Significato Fisico degli autivalori HF (teoremi di Koopmans).
Tabella periodica degli elementi
Lu.19/06/06
15.00-19.00
Rizzi
programma helium_gauss
Sistemi molecolari: separazione del modo ionico ed elettronico, approssimazione adiabatica.
Approssimazione LCAO. Ione H2+, molecola H2, molecole biatomiche.
Assegnazione del secondo homework homework2.html 
Ve.30/06/06
9.00-11.00
Rizzi
esercitazioni: Interazione di van der Waals
Spettro rotovibrazionale di molecole biatomiche
Lu.03/06/0605
15.00-19.00
Rizzi









Esame

L' esame consistera` in una prova orale.
Per coloro che non avessero svolto gli homework asegnati durante il corso l'accesso alla prova orale e` subordinato allo svolgimento di un progettino di natura computazionale da concordare con il docente.
Le date degli appelli verranno rese note in seguito.

Testi di utili

P. Caldirola, R. Cirelli e G.M. Prosperi, Introduzione alla Fisica Teorica, UTET-Torino

J.C. Slater, Quantum Theory of Atomic Structure, McGraw-Hill, NY

R.P. Feynman,  The Feynman lectures on Physics, vol 3: quantum mechanics, Addison-Wesley

W.A. Harrison, Electronic Structure and the Properties of Solids. The Physics of the Chemical Bond, Dover Publications,inc. NY

L.D. Landau, E.M. Lifsits, Teoria Quantistica non relativistica, edizione MIR.

 Numerical Recipes (available on line)

Appunti del corso di Meccanica Quantistica per l'anno 2001-2002 (docente Prof. Furio Ercolessi)