DEPARTAMENTO DE FÍSICA (UEx).

FÍSICA CUÁNTICA. Curso 2002/2003.

PROGRAMA.

I.

RADIACIÓN TÉRMICA Y EL POSTULADO DE PLANCK.
Radiación térmica. Teoría clásica de la cavidad radiante. Teoría de Planck. Aplicaciones de la ley de Planck. El postulado de Planck y sus implicaciones. Aplicación: el efecto invernadero.

II.

PROPIEDADES CORPUSCULARES DE LA RADIACIÓN.
El efecto fotoeléctrico. Teoría cuántica de Einstein del efecto fotoeléctrico. El efecto Compton. Emisión de rayos X. Producción y aniquilación de pares electrón-positrón. Secciones eficaces de absorción y dispersión de fotones.

III.

PROPIEDADES ONDULATORIAS DE LAS PARTÍCULAS.
Ondas de materia y el postulado de de Broglie. Dualidad onda-partícula. El principio de incertidumbre de Heisenberg. Propiedades de las ondas de materia. Consecuencias del principio de incertidumbre. Aplicación: Estructura de proteinas.

IV.

MODELO ATÓMICO DE BOHR.
Modelo de Thomson. Secciones eficaces. Modelo de Rutherford. Espectros atómicos. Los postulados y el modelo de Bohr. Las reglas de cuantización. Modelo de Sommerfeld. El principio de correspondencia. Problemas de la teoría cuántica antigua.

V.

TEORÍA DE SCHRÖDINGER DE LA MECÁNICA CUÁNTICA.
La ecuación de Schrödinger. Interpretación de Born de las funciones de onda. Ecuación de continuidad. Valores esperados. Teorema de Ehrenfest. La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo. Estados estacionarios. Condiciones físicas para las autofunciones. Cuantización de la energía. La función de ondas en el espacio de momentos. Conmutadores. El principio de incertidumbre de Heisenberg. La medida en Mecánica Cuántica. Aplicación: Masa de los neutrinos.

VI.

SOLUCIONES DE LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER INDEPENDIENTE DEL TIEMPO EN UNA DIMENSIÓN
El potencial cero. Potencial escalón (Energía mayor o menor que la altura del escalón). Coeficientes de reflexión y transmisión. La barrera de potencial (efecto túnel). El potencial de pozo cuadrado. El pozo cuadrado infinito. El oscilador armónico. Aplicación: La molécula de amoniaco.

VII.

POTENCIALES CENTRALES
Solución de la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo por separación de variables. Momento angular orbital. Ecuaciones de autovalores. Autovalores, números cuánticos y degeneración. Autofunciones y densidades de probabilidad. El pozo cuadrado esférico. El átomo de hidrógeno.

VIII.

ESPÍN
Momento magnético dipolar orbital. El experimento de Stern-Gerlach. Epín. Función de onda e interpretación probabilística. Composición de espines. Aplicación: Teleportación cuántica.

IX.

EL ÁTOMO DE HIDRÓGENO.
Introducción a la teoría de perturbaciones independientes del tiempo: caso no degenerado y degenerado. Correcciones relativistas a los niveles de energía del hidrógeno. Acoplamiento spin-órbita y estructura fina. Efectos Zeeman y Stark. Razones de transición. Aproximación dipolar. Reglas de selección.

X.

ÁTOMOS MULTIELECTRÓNICOS.
El principio de exclusión de Pauli para partículas idénticas. El átomo de helio y las fuerzas de intercambio. La teoría de Hartree. Estados base de átomos multielectrónicos y la tabla periódica. Espectros de líneas de rayos X. Aplicación: presión de degeneración y estrellas de neutrones.

XI.

ÁTOMOS MULTIELECTRÓNICOS. EXCITACIONES ÓPTICAS.
Átomos alcalinos. Átomos con varios electrones ópticamente activos. Acoplamiento LS. Niveles de energía del átomo de carbono. El efecto Zeeman.

XII.

MOLÉCULAS.
Enlaces iónico y covalente. Niveles eneérgéticos y espectros de moléculas diatómicas. Láser.

XIII.

SÓLIDOS.
Cristales. Dinámica de redes. Propiedades térmicas, eléctricas y magnéticas de los sólidos.

XIV.

NÚCLEOS.
Propiedades del estado fundamental de los núcleos. Modelos nucleares.

XV.

PARTÍCULAS ELEMENTALES E INTERACCIONES.
Interacciones fundamentales. Clasificación de las partículas. Leyes de conservación. Quarks.

BIBLIOGRAFÍA

BÁSICA

1. C. Sánchez del Rio (Coordinador), Física Cuántica. Ed. Pirámide. 1997.

2. D. J. Griffiths. Introduction to Quantum Mechanics. Prentice Hall 1995.

3. R. Eisberg y R. Resnick, Física Cuántica. Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos y Partículas. Ed. Limusa. 1983.

4. M. Alonso y E. J. Finn, Fundamentos Cuánticos y Estadísticos. Vol III. Fondo Educativo Interamericano. 1976.

5. R. P. Feynmann, R. Leighton y M. Sands, Mecánica Cuántica. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana. 1987.

AVANZADA

• C. Cohen-Tannoudji, B. Diu y F. Laloë, Quantum Mechanics I and II, Wiley Interscience. 1977.

• R. Shankar. Principles of Quantum Mechanics. Plenum Press. 2nd edition 1994.

• L. Landau y E. M. Lifshitz, Mecánica Cuántica no-relativista, Ed. Reverté. 1967.

• A. Galindo y P. Pascual, Mecánica Cuántica. I y II. Ed. Eudema Universidad. 1989.

PROBLEMAS

• Yung-Kuo Lim. Problems and Solutions on Quantum Mechanics. World Scientific. 1998.

• A. Galindo y P. Pascual, Problemas de Mecánica Cuántica. Ed. Eudema Universidad. 1989.

• R. F. Álvarez Estrada y J. L. Sánchez Gómez, Problemas de Física Cuántica. Ed. Alianza Editorial. 1996.

Página WEB de la asignatura: http://quercus.unex.es/~gfe .