Física Contemporánea con Laboratorio

(Primavera 2015, Lic. en Física, FCFM)

OBJETIVOS GENERALES DEL CURSO:

Entenderá los fundamentos históricos y el formalismo de Relatividad Especial, así como las raíces históricas que dieron origen a Mecánica Cuántica.

CONTENIDO Y ESQUEMA DEL CURSO:

Introducción a la teoría de la relatividad especial. (PL1)

Motivación histórica: antecedentes experimentales
Postulados de Einstein
Consecuencias cinemáticas de la Relatividad Especial
Consecuencias dinámicas de la Relatividad Especial (Mecánica relativista)

Experimentos cruciales para Mecánica Cuántica (PL2, PL3)

Radiación térmica y el cuerpo negro
Las leyes de Wien y Rayleigh-Jean
La ley de Planck
Efecto fotoeléctrico
Efecto Compton

Modelos pre-cuánticos y espectros de energía (PL4, PL5)

Espectros de energía
Modelos pre-cuánticos
Experimentos de dispersión de Rutherford
Modelo de Borh: éxitos y limitaciones
Experimentos con rayos X

Dualidad onda-partícula (PL6,PL7)

Difracción de electrones y neutrones
Postulado de de Broglie y ondas de materia
Principios de complementariedad
Principio de incertidumbre

Física subátomica (PL8)

Radioactividad
Espectros nucleares y sus aplicaciones
Interacciones elementales
Simetrías
Aplicaciones

PLX corresponde con el listado de Prácticas de Laboratorio. El desglose de los temas se encuentra en el calendario del curso.

Observaciones

Noten que la resolución de problemas y los proyectos representa una parte esencial del curso. Los ejercicios serán, en algunos casos, largos o díficiles. El entendimiento viene junto con un manejo competente en la resolución de los problemas. Todos ellos deberán ser resueltos ... o al menos ser intentados. Usen las horas fuera de clase para verme cuando tengan algún problema en específico.

Los invito a que se reunan en grupos para estudiar, discutir, argumentar y dominar los ejercicios. Sin embargo ESPERO que cada UNO escriba sus soluciones por separado, mostrando su entendimiento propio mediante la explicación detallada de los métodos de resolución de cada problema.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA

Modern Physics, K. Krane, 3a. ed.
Quantum Mechanics, N. Zettili, 2a. ed.

LECTURAS y Miniquizzes

TAREAS

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Resolución de problemas de tareas: 20 %;
Exámenes parciales (1 por capítulo): 30 %;
Es requisito indispensable para la presentación del examen parcial haber completado la práctica de laboratorio correspondiente.
Trabajos de investigación: 10 %;
Prácticas de Laboratorio: 40 %;

Prácticas de Laboratorio

Medición de la velocidad de la luz
Radiación térmica (cubo de radiación térmica, ley de Stefan-Boltzmann, ley inverso del cuadrado).
Efecto fotoeléctrico
Experimento de la gota de aceite de Millikan
Efecto temoiónico
Relación carga-masa del electrón
Experimento de Franck y Hertz
Espectros de emisión

A fin de cumplir con el trabajo cada práctica de laboratorio deberán enviar su reporte de la práctica por equipo (formato). En lo mas detallado que sea posible, deberán describir en sus propias palabras los cinco elementos mayores (úselos como guías para las secciones de su reporte):

Formalismo (La(s) ecuación(es) que están tratando de resolver o simular, las matemáticas, el sistema físico que están representando)
Algoritmos (El algoritmo utilizado para su esquema experimental así como para el análisis de sus datos)
Resultados (Los resultados editados; preferiblemente visualización: gráficas, tablas, etc.)
Análisis crítico (Qué encontraron? Corresponde y en qué medida con lo que se esperaba? Qué han aprendido o no? están convencidos? cómo se podría hacer mejor?)

Calificaciones, versión 02/07/15

Javier M. Hernández: Docencia