Encabezado Facultad de Ciencias
Presentación

Física (plan 2002) 2024-1

Quinto Semestre, Introducción a la Física Cuántica

Grupo 8190, 56 lugares. 16 alumnos.
Profesor Víctor Hugo López Lugo lu mi vi 14 a 16 105 (Yelizcalli)
Ayudante Bryan Edgar Alonso Guzmán

 

La física cuántica representa una generalización de la física clásica, que incluye a las leyes clásicas como casos particulares. Así como la relatividad extiende el campo de aplicación de las leyes de la física a la región de altas velocidades, la física cuántica lo extiende a la región de dimensiones pequeñas; y así como la relatividad se caracteriza por una constante universal, la velocidad de la luz c, la física cuántica se caracteriza por una constante universal de significado fundamental, que se conoce ampliamente como la constante de Planck h.

En este curso se examinarán los logros más importantes de lo que actualmente se conoce como teoría cuántica antigua y lo que dará origen a la mecánica cuántica moderna. Los fenómenos experimentales que se analizarán con relación a la teoría cuántica antigua comprenden varias disciplinas de la física clásica: mecánica, mecánica estadística y electromagnetismo. La necesidad de la mecánica cuántica se manifestará por la contradicción sistemática a las leyes clásicas respecto a dichos fenómenos y la solución a esos conflictos en base a ideas cuánticas. El estudio de la teoría cuántica antigua permitirá obtener, más fácilmente, un conocimiento más profundo de la mecánica cuántica cuando se llegue a dicho tema.

Dado que esta rama de la física tiene como base el uso de la probabilidad, se iniciará con una introducción de estos temas, revisando conceptos tales como probabilidad clásica, probabilidad condicional (Teorema de Bayes), funciones de distribución continuas y densidad de probabilidad.

A continuación, se indica de manera resumida el contenido del temario, en el cual se dará una introducción a cursos posteriores; mecánica cuántica, física estadística, física atómica y materia condensada (estado sólido) y si es posible química cuántica.

Temario resumido

Primer bloque

  1. Conceptos de probabilidad

  2. Emisión y absorción de radiación.

  3. Radiación de cuerpo negro

  4. Efecto fotoeléctrico

  5. Efecto Compton

  6. Rayos X

  7. Producción de pares*

  8. Modelo atómico de Bohr

  9. Hipótesis de de Broglie

Segundo bloque (formalismo de la mecánica cuántica)

  1. Ecuación de Schrodinger dependiente del tiempo

  2. Experimento de la doble rendija

  3. Principio de incertidumbre de Heisenberg

  4. Algunos potenciales

  5. El oscilador armónico

  6. La ecuación de Shrodinger para el átomo de hidrógeno

  7. Números cuánticos; principal, orbital y magnético

Tercer bloque

  1. El principio de Exclusión de Pauli

  2. Configuraciones electrónicas

  3. Tabla periódica

  4. Moléculas (LCAO)

  5. Distribución de Fermi-Dirac y Bose – Einstein

  6. Estado sólido; funciones de onda periódicas y estructuras cristalinas

  7. Química cuántica

  8. Semiconductores

La evaluación propuesta es la siguiente (aunque estoy abierto a escuchar sus sugerencias y podemos discutirlo en la primera sesión del curso):

60 % Exámenes

40 % Tareas

Se sugiere haber cursado cálculo diferencial e integral III (y estar llevando a la par cálculo IV), ecuaciones diferenciales I y electromagnetismo I.

Por cada bloque se dejará una tarea de aproximadamente 10 ejercicios (con opción a incrementar los ejercicios) con la posibilidad de hacerla en equipo. Los exámenes se realizarán de manera presencial en el cual se les avisará de manera anticipada. Tienen opción de presentar una reposición en caso de que les haya ido mal en un examen. Además, la calificación final se considerará promediando los exámenes y tareas, es importante mencionar que una calificación con 5.9 se considera 5.0. El NP se asigna a aquel alumno que no presentó absolutamente nada durante el curso.

Se creará un grupo en Telegram para publicar temas relevantes del curso. Cualquier duda pueden enviarme correo electrónico: vichugo_03@ciencias.unam.mx

Bibliografía Recomendada

  1. Arthur Beiser, Concepts of Modern Physics, 6th edition, McGraw-Hill, USA (2003).
  2. Robert Eisberg, Fundamentals of modern physics, John Wiley & Sons Inc., USA (1963).
  3. Kenneth Krane, Modern physics, 3rd edition, John Wiley and Sons Inc., USA (2012).
  4. Paul A. Tipler and Ralph A. Llewellyn, Modern Physics, 4th edition, W. H. Freeman and Company, New York (2003).
  5. R. A. Serway, C. J. Moses y C. A. Moyer, Física Moderna, Tercera Edición. CENGAGE Learning, México, 2006.

 


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