Física (plan 2002) 2024-1

Quinto Semestre, Introducción a la Física Cuántica

Técnicas didácticas

En este curso se seguirá el temario oficial para la materia de Introducción a la Física Cuántica publicado por la Facultad de Ciencias UNAM. La metodología de enseñanza estará basada en las técnicas de exposición Interactiva y resolución de ejemplos y ejercicios.

Por lo general, los lunes asistirá el primer profesor, los miércoles el segundo profesor y los viernes serán dedicados a realizar ejercicios relacionados con el curso. Esta metodología puede cambiar durante el curso sin previo aviso.

Criterios de evaluación

Tareas...................................... 40%

Examen parcial 1................... 20%

Examen parcial 2................... 20%

Examen parcial 3................... 20%

*NO HAY EXAMEN FINAL, SE PUEDE REPONER UN EXÁMEN PARCIAL

Temario

1.- TEORÍA CUÁNTICA DE LA LUZ (PUNTO DE VISTA DISCRETO DE LA RADIACIÓN) (12 hrs)

1.1 Emisión y absorción de radiación.

1.2 Radiación de cuerpo negro †.

1.3 Ley de Rayleigh-Jeans.

1.4 Ley de Planck de la radiación de cuerpo negro †.

1.5 Conceptos básicos de Teoría Especial de la Relatividad †.

1.6 Cuantización de la luz y el Efecto Fotoeléctrico (Fotones).

1.7 Rayos X (fotones de alta energía).

1.8 Efecto Compton.

1.9 Producción de pares.

2.- NATURALEZA ATÓMICA DE LA MATERIA (10 hrs)

2.1 Espectros atómicos.

2.2 Modelo atómico de Thomson.

2.3 Experimento de Rutherford.

2.4 Teoría de Bohr del átomo de Hidrógeno.

2.5 Confirmación directa de los niveles de energía atómicos: Experimento de Franck-Hertz.

2.6 Principio de Correspondencia.

3.- PROPIEDADES ONDULATORIAS DE LAS PARTÍCULAS (14 hrs)

3.1 La hipótesis de de Broglie, dualidad onda-partícula. Ondas de materia.

3.2 Medida de la longitud de onda de partículas: Experimento de Davisson-Germer.

3.3 Introducción al formalismo de la Física Cuántica y algunas aplicaciones.

4.- ELEMENTOS DE MECÁNICA CUÁNTICA (16 hrs)

4.1 La ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo.

4.2 Condiciones para tener una función de onda aceptable.

4.3 Experimentos de las dos rendijas y de interferencia de Aspect. Interpretación probabilística de la función de onda.

4.4 Operadores, linearidad y superposición, valores esperados de los observables.

4.5 Principio de Incertidumbre de Heisenberg y aplicaciones elementales.

4.6 Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo.

4.7 La caja de potencial. Condiciones a la frontera y normalización.

4.8 Efecto Túnel: barrera cuadrada de potencial, coeficientes de transmisión y de reflexión.

4.9 Microscopio de barrido por tunelaje.

4.10 El oscilador armónico simple.

5.- TEORÍA CUÁNTICA DEL ÁTOMO DE HIDRÓGENO (12 hrs)

5.1 La ecuación de Schrödinger para el átomo de Hidrógeno.

5.2 Método de separación de variables. Soluciones de las ecuaciones radial y angulares, cuantización de la energía y cuantización del momento angular orbital.

5.3 Números cuánticos: principal, orbital y magnético.

5.4 Densidad