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Física VII: Introducción a la Mecánica Cuántica

Descripción
Asignatura teórico-experimental de nivel intermedio que introduce los principios y leyes fundamentales de la física atómica.  
 
Créditos: 4 Horas teóricas: 3 Horas prácticas: 1 Horas LAB.: 2 Calidad: obligatoria
 
Resultados de aprendizaje esperados
Al término de la asignatura, el alumno será capaz de:

Conocer, comprender y aplicar los principios y leyes fundamentales de la física atómica.

Definir operacionalmente, calcular y medir las magnitudes físicas asociadas a sistemas atómicos.

Enunciar y aplicar los principios y leyes que describen los procesos en sistemas atómicos.

Realizar y analizar experimentos relacionados con sistemas atómicos.

 
Contenidos

Módulo I

Origen de la Mecánica Cuántica: Introducción. Teoría del cuerpo negro. Modelo termodinámico. Densidad espectral de equilibrio. Ley de Rayleigh-Jeans. El postulado de Planck. El efecto fotoeléctrico. Teoría de Einsten del efecto fotoeléctrico. El efecto Compton. Calor específico de los sólidos. Modelos clásicos del átomo. Modelos de Rutherford y de Bohr. Reglas de cuantización de Bohr. Invariantes adiabáticos. Postulados de cuantización de Wilson y Sommerfeld. Aplicación al átomo de hidrógeno y al rotor rígido plano.

Representación Ondulatoria de la Materia: Ondas de de Broglie. Difracción de ondas de MateriaDifracción de electrones. Interpretación estadística de Born de las ondas de materia. Interferencia. Densidad de probabilidad.

Módulo II

Ecuación de Schrödinger: Ecuación de Schödinger independiente del tiempo. La cuantización como un problema de eigenvalores. Ortogonalidad de las eigenfunciones de la ecuación de Schrödinger. Pozo rectangular infinitodimensional. La partícula libre. Ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo. Solución genera. Superposición coherente e incoherente. Densidad de corriente. Evolución temporal de un paquete de onda. Escalon rectangular. Pozo rectangular. Barrera rectangular: efecto tunel.

Operadores Asociados a Variables Dinámicas: Necesidad de representar variables dinámicas mediante operadores. Representación matricial de operadores. Teoremas fundamentales sobre variables dinámicas. Principio de indeterminación de Heisenberg. Aplicaciones.

Propiedades Dinámicas de los Sistemas Cuánticos: Paréntesis de Poisson en mecánica clásica. Evolución temporal de sistemas cuánticos. Comportamiento dinámico de los valores esperados. Comportamiento dinámico de los operadores. Transformaciones canónicas cuánticas. Transición desde el cuadro de Schrödinger al de Heisenberg. Relacion entre integrales del movimiento y simetrías. Vida media de los estados excitados.

Laboratorios, Temas recomendados: Efecto fotoeléctrico. Experimento de Millikan. Espectros atómicos. Experimento de     Franck-Hertz. Scattering. Efecto Zeeman.

 
Metodología

§  Se contempla 3 horas de cátedra semanales.

§  1 hora semanal de práctica en que se resuelven y discuten problemas relacionados con los diferentes tópicos de la asignatura.

§  2 horas semanales de laboratorio donde se realizan y analizan experimentos para la verificación de leyes y modelos.

 
Bibliografía

§  W. Greiner: “Introduction to Quantum Mechanics”, Springer-Verlag, 1994.

§  E. Eisberg y R. Resnick: “Física Cuántica”, Limusa, 1979.





2013 Departamento de Física - Udec