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IngresarFísica (plan 2002) 2021-1
Quinto Semestre, Introducción a la Física Cuántica
| Profesor | Raúl Wayne Gómez y González | lu mi vi | 12 a 14 |
| Ayudante |
Motivación
Todavía hasta hace unos meses la trasmisión de conocimientos realizada por un profesor no difería mucho del método peripatético utilizado por Aristóteles ya hace 2355 años. Cierto es que a partir de la generalización del uso de la internet, muchos conocimientos se pueden adquirir consultando la basta información disponible en ella, pero su utilización en clases virtuales, (a las que ahora nos vemos obligados a impartir), ha sido más bien limitada y poco eficiente. Para muchos de nosotros representa participar en un “juego” nuevo, en el cual ni siquiera sabemos bien las reglas.
Tal vez muchos de ustedes no se den cuenta de que este procedimiento puede realizarse gracias a la Mecánica Cuántica. Hace algunos años Pemex popularizó un anuncio radiofónico y televisivo que decía ¿Cómo? “Pemex en tu casa”, refiriéndose a la gran cantidad de materiales sintéticos derivados del petróleo. En la actualidad tendría sentido otro anuncio que dijese ¿Cómo? “La Mecánica Cuántica en tu casa”.
El hecho de que en la actualidad mucha gente tenga acceso a una computadora, a un teléfono o a una “pantalla” inteligente, que los médicos tengan acceso a instrumentos auxiliares que les permita realizar diagnósticos adecuados (rayos X, tomografía radial computarizada, imagenología sofisticada -NMR, PET, etc.-) y la posibilidad de intervenciones quirúrgicas tipo Nintendo (laparoscopía), la posibilidad de ahorros económicos importantes mediante celdas solares para generar electricidad, y muchos otros instrumentos utilizados en laboratorios de investigación, tiene su origen en la Mecánica Cuántica.
Evaluación
Para la evaluación del curso se considerarán:
1) Tareas semanales, las cuales deben recibirse en la semana posterior a la que fueron asignadas.
2) Exposición, por parte de alumnos seleccionados aleatoriamente, de temas que amplíen lo expuesto en las clases.
3) Foros de discusión colectiva.
Los porcentajes de cada rubro se definirán después de la primera semana y dependerán del número de alumnos inscritos.
El viernes 18 de septiembre a las 17hs, se llevará a cabo una reunión preliminar vía meet, el enlace de acceso es el siguiente:
El lunes 21 de septiembre a las 12hs, se llevará a cabo la primera reunión formal, vía meet, con el siguiente enlace de acceso:
https://meet.google.com/lookup/cs6pvcep4n?authuser=0&hs=179
La plataforma que utilizaremos para el intercambio de material (notas, videos, etc.) durante el curso será classroom.
En este curso se estudiarán las bases teóricas que, desde un principio, permitieron el desarrollo de esta disciplina, en el cual se incluirán los siguientes temas:
Los Orígenes
Los primeros indicios.
Las leyes de composición Química.
Teoría cinética y termodinámica.
Conexión entre el movimiento atómico o molecular y la ley general de los gases.
Otros indicios misteriosos.
Espectros de emisión.
Espectros continuos.
Espectros de líneas
Espectros de bandas.
Espectros de absorción.
La gestación del átomo.
El experimento de Thomson.
El experimento de Fletcher y Millikan.
El nacimiento del átomo
El Experimento de Rutherford.
El descubrimiento del neutrón.
La gestación de la Mecánica Cuántica.
La radiación del cuerpo negro.
El efecto fotoeléctrico.
El efecto Compton.
La infancia del átomo.
El modelo de Bohr del átomo de hidrógeno.
El efecto Zeeman normal y su explicación semiclásica.
El experimento de J. Franck y G. Hertz.
Los primeros pasos del nuevo bebé.
La hipótesis de Louis de Broglie.
Los experimentos de G. Thomson y de C.J. Davison y L.H. Germer.
La explicación de W. Duane de la difracción de los rayos X en un cristal.
Un enfoque alternativo para obtener los resultados de Bohr.
Las relaciones de indeterminación de Heisenberg.
Epílogo.
La infancia de la Mecánica Cuántica.
La ecuación de onda.
La ecuación de Schrödinger.
La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo.
Interpretación de la función y(r,t).
La formulación de Heisenberg.
La adolescencia de la Mecánica Cuántica.
Partículas libres en una dimensión.
La partícula libre.
El escalón de potencial.
La “caja” de potencial infinita.
La “caja” de potencial finita.
El oscilador armónico cuántico.
La juventud de la Mecánica Cuántica.
Átomos hidrogenoides.
Átomos hidrogenoides.
Las cantidades cuantizadas en átomos tipo hidrógeno.
Números cuánticos.
El espín del electrón.
El verdadero efecto Zeeman.
Átomos multielectrónicos.
El espín del electrón.
El principio de exclusión de Pauli.
Configuraciones electrónicas.
La tabla periódica.
Términos energéticos asociados con una configuración electrónica.
El LASER.
Moléculas.
Moléculas diatómicas.
Moléculas poliatómicas.
Espectros moleculares:
a) Rotacional.
b) Vibracional.
c) Vibro-rotacional.
d)Electrónico.
Sólidos.
Estructuras cristalinas.
Calor específico de los sólidos.
Clasificación de sólidos.
Bandas de energía en un sólido.
Propiedades ópticas de los sólidos.
Conductividad eléctrica. Conductores, semiconductores y aislantes.
Semiconductores intrínsecos y extrínsecos.
Nivel de Fermi.
El origen de la revolución electrónica: El TRANSISTOR.
Superconductividad.
Fenómenos magnéticos en sólidos.
En caso de que el tiempo lo permita, también se estudiarán los siguientes tópicos:
La Madurez de la Mecánica Cuántica.
El núcleo.
Tamaño del núcleo.
Masas nucleares.
El neutrón.
Los núclidos y su tabla.
Energía de amarre y valor Q.
Decaimiento radiactivo.
Reacciones nucleares, fusión y fisión.
El proyecto Manhattan: Hiroshima y Nagasaki.
Energía nuclear.
Interacciones fundamentales.
Descripción y clasificación de las partículas elementales.
El Modelo estándar.
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