FQ - Física Cuántica

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1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ETSETB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación de Barcelona FIS - Departamento de Física GRADO EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS DE TELECOMUNICACIÓN (Plan 2010). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN (Plan 2010). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA DE TECNOLOGÍAS Y SERVICIOS DE TELECOMUNICACIÓN (Plan 2015). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS AUDIOVISUALES (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS (Plan 2009). (Unidad docente Optativa) GRADO EN INGENIERÍA TELEMÁTICA (Plan 2010). (Unidad docente Optativa) 6 Idiomas docencia: Catalán, Castellano Profesorado Responsable: Otros: NURIA FERRER ANGLADA Primer quadrimestre: NURIA FERRER ANGLADA - 10 DIEGO ALEJANDRO OCHOA GUERRERO - 10 Horario de atención Horario: Lunes Viernes 10:30-13 Capacidades previas Física, Matemáticas y Electromagnetismo básicos, a nivel de primer ciclo. Requisitos No hay Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Genéricas: 08 CRPE N1. Capacidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería - Nivel 1: Identificar la complejidad de los problemas tratados en las materias. Plantear correctamente el problema a partir del enunciado propuesto. Identificar las opciones para su resolución. Escoger una opción, aplicarla e identificar si es necesario cambiarla si no se llega a una solución. Disponer de herramientas o métodos para verificar si la solución es correcta o, como mínimo, coherente. Identificar el papel de la creatividad en la ciencia y la tecnología. 08 CRPE. CAPACIDAD PARA IDENTIFICAR, FORMULAR Y RESOLVER PROBLEMAS DE INGENIERÍA. Capacidad para plantear y resolver problemas de ingeniería en el ámbito TIC con iniciativa, toma de decisiones y creatividad. Desarrollar un método de análisis y solución de problemas sistemático y creativo 12 CPE N3. CAPACIDAD PARA IDENTIFICAR, FORMULAR Y RESOLVER PROBLEMAS DE INGENIERÍA. Plantear y resolver problemas de ingeniería en el ámbito TIC. Desarrollar un método de análisis y solución de problemas sistemático, crítico y creativo. 1 / 5

2 Transversales: 07 AAT N3. APRENDIZAJE AUTÓNOMO - Nivel 3: Aplicar los conocimientos alcanzados en la realización de una tarea en función de la pertinencia y la importancia, decidiendo la manera de llevarla a cabo y el tiempo que es necesario dedicarle y seleccionando las fuentes de información más adecuadas. 05 TEQ N3. TRABAJO EN EQUIPO - Nivel 3: Dirigir y dinamizar grupos de trabajo, resolviendo posibles conflictos, valorando el trabajo hecho con las otras personas y evaluando la efectividad del equipo así como la presentación de los resultados generados. Metodologías docentes Clases tradicionales, con el soporte frecuente del PC, con información adicional en PPT que se envía a los alumnos. Ejarcicios de aplicación de la teoría ya explicada, recogidos en hojas de problemas por temas. Los harán ellos en clase, con la ayuda del profesor si es necesario.se planteará un trabajo de curso, opcional. El profesor proporcionará una lista de temas posibles para escoger, pero también el alumno puede proponer un tema. Pueden hacerlo individualmente o en grupo de 2, excepcionalmente de 3. Objetivos de aprendizaje de la asignatura Alcanzar los conceptos esenciales de la Física Cuántica en que se basan la electrónica y la caracterización física de los materiales: propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas. Espectroscopias. Algunos contenidos básicos del curso son: el porqué, cuando y cómo de la Teoría Cuántica. Comprender el mundo microscópico y nanoscópico. Dualidad onda-partícula. Los principios: cuantización, indeterminación. Aplicaciones: bandas de energía en sólidos. Técnicas experimentales de caracterización. Espectroscopias. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 150h Horas grupo grande: 52h 34.67% Horas aprendizaje autónomo: 98h 65.33% 2 / 5

3 Contenidos 1. Origen de la Teoría Cuántica. El efecto fotoeléctrico, el efecto Compton, la difracción de electrones Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 1h Actividades dirigidas: 1h Seguimos un desarrollo histórico, a partir de los experimentos decisivos de principios del sxx. 2. Los principios: dualidad onda-partícula, incertidumbre Dedicación: 6h Grupo grande/teoría: 3h Actividades dirigidas: 3h Describiremos los principios, qué experimentos dieron lugar a ellos, y sus consecuencias. 3. La ecuación de Schrödinger. Soluciones estacionarias; aplicaciones a problemas unidimensionales: pozo cuadrado, barrera de potencial: efecto túnel. Oscilador armónico Dedicación: 12h Grupo grande/teoría: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 6h Es el tema central de la asignatura: incluye numerosos ejemplos, ejercicios y problemas. Siempre en el caso unidimensional Actividades vinculadas: Resolución de ejercicios y problemas, propuestos por el profesor. Objetivos específicos: Que sean capaces de resolver los problemas relacionados con las aplicaciones unidimensionales de la Ecuaciñon de S. 4. La ecuación de Schrödinger en tres dimensiones. Partícula en una caja, degeneración. Átomos. Momento angular. El átomo de Hidrógeno. Momento magnético y spin electrónico. Efecto Zeeman. Espectroscopia por resonancia magnética Dedicación: 10h Grupo grande/teoría: 8h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aparece el concepto de nivel de energía degenerado, i la relación entre degeneración y simetria. Se definen los conceptos necesarios para llegar al átomo. La estructura electrónica de los átomos, la relación entre los niveles de energía cuantizados y los orbitales. 3 / 5

4 5. Moléculas. Niveles de energía y espectros Dedicación: 8h Grupo grande/teoría: 8h 6. Sólidos: Teoría de bandas. Semiconductores. Superconductores Dedicación: 4h Grupo grande/teoría: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Se estudiaran los diferentes tipos de sólidos según el tipo de enlace. Y las propiedades eléctricas y magnéticas. Sistema de calificación - Prueba parcial: 50% promediando con el examen final, en el caso de que la nota del parcial sea superior a la del final. - Los exámenes son de problemas, pueden usar libros o apuntes de clase. - Trabajo opcional: puede representar hasta un 20% de la nota final. En el mejor de los casos puede representar un incremento de 2 puntos en la nota final. - Examen final: para un alumno que no haya hecho el parcial ni el trabajo, el examen final es la única valoració, y la nota de la assignatura será esta. Normas de realización de las actividades Dos exámenes individuales de problemas, donde pueden consultar libros. 4 / 5

5 Bibliografía Básica: Brandt, S.; Dahmen, H.D. The picture book of quantum mechanics. 3rd ed. New York [etc.]: Springer, ISBN Feynman, R.P.; Leighton, R.B.; Sands, M. Física. México: Pearson Educación, ISBN French, A.P.; Taylor, E.F. Introducción a la física cuántica. Barcelona [etc.]: Reverté, ISBN Lüth, H. Quantum Physics in the Nanoworld. Springer, ISBN Complementaria: Eisberg, R.M. Fundamentos de física moderna. México: Limusa-Wiley, ISBN X. Cohen-Tannoudji, C.; Diu, B.; Laloë, F. Mécanique quantique. Ed. rev., corr. et aug. Paris: Hermann, ISBN (V.1); (V.2). Otros recursos: Apuntes CPET, Quantum Mechanics Apuntes CPET, Introducción a la Física Cuántica. Problemas 5 / 5