Física (plan 2002) 2021-1

Quinto Semestre, Introducción a la Física Cuántica

En este curso seguiremos el temario oficial publicado por la Facultad de Ciencias para el curso de Introducción a la Física Cuántica. Sin embargo, haremos mucho mayor énfasis en los siguientes temas:

• Emisión y absorción de radiación.
• Radiación de cuerpo negro.
• Ley de Rayleigh-Jeans.
• Ley de Planck de la radiación de cuerpo negro.
• Conceptos básicos de Teoría Especial de la Relatividad.
• Cuantización de la luz y el Efecto Fotoeléctrico (Fotones).
• Rayos X (fotones de alta energía).
• Efecto Compton.
• Producción de pares.
• Espectros atómicos.
• Modelo atómico de Thomson.
• Experimento de Rutherford.
• Teoría de Bohr del átomo de Hidrógeno.
• Confirmación directa de los niveles de energía atómicos: Experimento de Franck-Hertz.
• Principio de Correspondencia.
• Hipótesis de De Broglie, dualidad onda-partícula (ondas materiales).
• Medida de la longitud de onda de partículas: Experimento de Davisson-Germer.
• La ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo.
• Condiciones para tener una función de onda aceptable.
• Experimentos de las dos rendijas y de interferencia de Aspect. Interpretación probabilística de la función de onda.
• Operadores, linealidad y superposición, valores esperados de los observables.
• Principio de Incertidumbre de Heisenberg y aplicaciones elementales.
• Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo.
• La caja de potencial. Condiciones a la frontera y normalización.
• Efecto Túnel: barrera cuadrada de potencial, coeficientes de transmisión y de reflexión. Microscopio de barrido por tunelaje.
• El oscilador armónico simple. 6.1
• La ecuación de Schrödinger para el átomo de Hidrógeno.
• Método de separación de variables. Soluciones de las ecuaciones radial y angulares, cuantización de la energía y cuantización del momento angular orbital.
• Números cuánticos: principal, orbital y magnético.
• Densidad de probabilidad electrónica.
• Transiciones radiativas. Reglas de selección.
• Cuantización espacial del momento angular orbital y Efecto Zeeman.
• El espín del electrón. Experimento de Stern-Gerlach.
• Principio de exclusión de Pauli.
• Configuraciones electrónicas y la tabla periódica.
• Momento angular total, interacción espín-órbita y espectros atómicos.
• Distribución de Fermi-Dirac y Distribución de Bose-Einstein.
• Clasificación de los sólidos: sólidos cristalinos y sólidos amorfos.
• Gas de electrones libres.
• Teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos. Evidencia experimental de la existencia de bandas: Conductores, semiconductores y dieléctricos.
• Teorema de Bloch. Potencial de Kronig-Penney.

Respecto a la dinámica de nuestro curso en línea será la siguiente:

Proporcionaremos algunos recursos (videos y material en PDF) para que los estudiantes tengan la posibilidad de estudiar los temas de manera asíncrona. Sin embargo, PRIORIZAREMOS LAS CLASES SINCRONAS utilizando la plataforma zoom. Asimismo, procuraremos grabar dichas clases y ponerlas a disposición de los estudiantes en la plataforma Youtube como recurso de estudio.

Criterios de evaluación:

Por ser un curso en línea se priorizarán las tareas, por consiguiente, la evaluación de este curso se hará de la siguiente forma

Tareas y trabajos: 70%

Examen final: 30%

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Todas las clases de curso han sido grabadas y están disponibles en YouTube. A continuación se presenta una lista con las ligas a las clases: