FUNDAMENTOS DE FÍSICA III GRADO EN FÍSICA CURSO 2016/2017 – Grupo 516 UAM Profesor: Jorge Bravo Abad

Motivación y vista general del curso Puerta de entrada a la “Física Moderna”

Descubrimiento de la partícula de Higgs (física de partículas)

Al final del curso entenderéis las bases físicas de fenómenos como… (I)

Nuevos materiales (física de la materia condensada)

Al final del curso entenderéis las bases físicas de fenómenos como… (II)

La expansión del universo (cosmología)

Al final del curso entenderéis las bases físicas de fenómenos como… (III)

Contenidos de la asignatura

1ª Parte. Fundamentos de la Física Moderna: Relatividad y Mecánica Cuántica Tema1:Rela*vidadI.TransformacionesdeGalileo.Postuladosdelarela4vidadespecial.TransformacionesdeLorentz.Contraccióndelalongitudydilatacióndel4emporela4vistas.Transformaciónrela4vistadelasvelocidades.ElefectoDopplerrela4vista.Laparadojadelosgemelos.Tema2:Rela*vidadII.Momentolinealrela4vista.Energíarela4vista.Conservacióndelmomentolinealylaenergía.Introducciónalarela4vidadgeneral:principiodeequivalencia,desviacióndelaluzenuncampogravitatorio,corrimientoalrojogravitatorio,lentesyondasgravitatorias,materiayenergíaoscura.

Tema3:Mecánicacuán*caI.IntroducciónalaFsicacuán4ca.Naturalezacorpusculardelaluz:radiacióndelcuerponegro,efectofotoeléctricoyefectoCompton.Ondasdemateria.Funcióndeonda.Elprincipiodeincer4dumbre.Tema4:Mecánicacuán*caII.LaecuacióndeSchrödingerenunadimensión.Pozodepotencialcuadradoinfinito.Pozodepotencialcuadradofinito.Valoresesperadosyoperadores.Osciladorarmónicocuán4co.Barreradepotencial:elefectotúnel.

Contenidos de la asignatura

1ª Parte. Fundamentos de la Física Moderna: Relatividad y Mecánica Cuántica Tema1:Rela*vidadI.TransformacionesdeGalileo.Postuladosdelarela4vidadespecial.TransformacionesdeLorentz.Contraccióndelalongitudydilatacióndel4emporela4vistas.Transformaciónrela4vistadelasvelocidades.ElefectoDopplerrela4vista.Laparadojadelosgemelos.Tema2:Rela*vidadII.Momentolinealrela4vista.Energíarela4vista.Conservacióndelmomentolinealylaenergía.Introducciónalarela4vidadgeneral:principiodeequivalencia,desviacióndelaluzenuncampogravitatorio,corrimientoalrojogravitatorio,lentesyondasgravitatorias,materiayenergíaoscura.

Tema3:Mecánicacuán*caI.IntroducciónalaFsicacuán4ca.Naturalezacorpusculardelaluz:radiacióndelcuerponegro,efectofotoeléctricoyefectoCompton.Ondasdemateria.Funcióndeonda.Elprincipiodeincer4dumbre.Tema4:Mecánicacuán*caII.LaecuacióndeSchrödingerenunadimensión.Pozodepotencialcuadradoinfinito.Pozodepotencialcuadradofinito.Valoresesperadosyoperadores.Osciladorarmónicocuán4co.Barreradepotencial:elefectotúnel.

2ª Parte. Aplicaciones de la Relatividad y la Mecánica Cuántica Tema5:FísicaAtómica.Primerosmodelosatómicos.Teoríacuán4cadelosátomos.Elátomodehidrógeno.Elespíndelelectrón.Momentoangulartotalyefectoespín-órbita.Átomosmul4electrónicos.Latablaperiódicadeelementos.Espectrosóp4cosyderayosX.Tema6:Estructuramolecularyespectros.Tiposdeenlacemoleculares.Nivelesdeenergíayespectrosdemoléculasdiatómicas.Tema7:Físicadelestadosólido.Laestructuradelossólidos.Teoríaclásicadelaconduccióneléctrica.ElgasdeelectronesdeFermi.Teoríacuán4cadelaconduccióneléctrica.Teoríadebandas.Semiconductores.Superconduc4vidad.Tema8:FísicaNuclear.Propiedadesbásicasdelosnúcleos.Radiac4vidad.Reaccionesnucleares.FisiónyFusión.Tema9:FísicadeparIculas.TiposdeparXculaselementales.Leyesdeconservaciónysimetrías.Elmodeloestándar.AceleradoresdeparXculas.Sincrotrón.Tema10:AstroKsica.

Importancia de la Física Moderna / Contexto histórico

-  A finales del siglo XIX, muchos científicos creían que la descripción de las leyes físicas de todo el Universo era completa a través de las leyes de Newton, las leyes de Maxwell, las leyes de la termodinámica (Carnot), etc. AlbertMichelson,1894 “The grand underlying principles have been firmly established… The future truths of physics are to be looked in the sixth place of decimals”

Importancia de la Física Moderna / Contexto histórico

Sin embargo, hacia 1900 el “edificio” de la física clásica se comienza a derrubar...

à  El resultado del experimento de Michelson-Morley contradecía la relatividad Newtoniana à  El espectro de radiación del cuerpo negro contradecía las predicciones de la termodinámica à  The efecto fotoeléctrico y el espectro de los átomos no podían ser explicados por la leyes electromagnéticas à  Los descubrimentos sobre rayos X y radiactividad parecían estar completamente fuera de las leyes de la física clásica.

Importancia de la Física Moderna / Contexto histórico

Sin embargo, hacia 1900 el “edificio” de la física clásica se comienza a derrubar...

à  El resultado del experimento de Michelson-Morley contradecía la relatividad Newtoniana à  El espectro de radiación del cuerpo negro contradecía las Predicciones de la termodinámica à  The efecto fotoeléctrico y el espectro de los átomos no podían ser explicados por la leyes electromagnéticas à  Los descubrimentos sobre rayos X y radiactividad parecían estar Completamente fuera de las leyes de la física clásica.

Papel de la asignatura dentro del Grado en Física de la UAM

Papel de la asignatura dentro del Grado en Física de la UAM

“Logística” de la asignatura

Bibliografía

Bibliografía

Principaleslibrosdeconsultaduranteelcurso:à  “ModernPhysics”(6thedi*on),P.A.TiplerandR.A.Llewellyn,(W.H.Freeman

andCompany,2012).à  “ModernPhysics”(3rdedi4on),R.A.Serway,C.J.MosesandC.A.Moyer

(Thomson/BrookCole,2005).à  “FísicaparalaCienciaylaTecnología:FísicaModerna”(6ªedición),P.A.TipleryG.

Mosca(Reverté,2010).

Otroslibrosdeinterésparalaasignatura:à  “Rela4vidadEspecial,”A.P.French(EditorialReverté).à  “Rela4vity:Special,GeneralandCosmological”(2ndedi4on),W.Rindler(Oxford

UniversityPress,2006)à  “Introduc4ontoQuantumMechanics”,P.T.Maphews(McGrawHill).à  “TheFeynmanLecturesonPhysics,”R.P.Feynman,R.B.LeightonandM.Sands

(BasicBooks,2011).à  “Essen4alQuantumPhysics”(2ndEdi4on),P.V.Landshoff,A.MetherellandW.G.

Rees(CambridgeUniversityPress,1998).

Organización de las clases

1ª y 2ª semana: Teoría

Organización de las clases

Resto de semanas del curso. Lunes y Martes ! Clases de teoría. Miércoles ! alternando problemas/seminarios

Ejemplo de 2 semanas consecutivas

Sobre las clases de problemas: Profesores Teoría: Jorge BravoAbad (jorge.bravo@uam.es) Problemas: Juan Carlos Cuevas (juancarlos.cuevas@uam.es) Ruth Martínez (ruth.martinez@uam.es) Aulas y horas à  Clases de problemas (Miércoles de 15.30-17.30h, cada 2 semanas):

à Grupo 5161: De Abadía Heredia a De Prado Bajo (Prof. Jorge Bravo-Abad, Aula 01.11.AU.201-4) à Grupo 5162: De Díaz Díaz a Gil Fernández (Prof. Juan Carlos Cuevas, Aula 01.11.AU.201-3)

à Grupo 5163: De Gómez Castellanos a Yin (Prof. Ruth Martínez, Aula 01.11.AU.201-2)

Sobre las clases de problemas: Entrega de hoja de problemas a resolver

Recogida de la hoja anterior, entrega de una nueva hoja y resolución de la hoja entregada en la pizarra

Ejemplo:

2 semanas

Evaluación:

Nota final asignatura= 35% Nota ejercicio/problemas+ 65% Examen final

Problemas (20% nota final ) Nota ejercicio clase de 4 primeros caps. (15% de la nota final)

Durante la clase… ... y algunos consejos para tener éxito en la asignatura

Web de la asignatura! www.uam.es/jorge.bravo (Sección “Teaching”)