ÍNDICE

Transcripción

1 ÍNDICE 1 Radiación térmica y el postulado de Planck Introducción Radiación térmica Teoría clásica de la cavidad radiante Teoría de Planck de la cavidad radiante Aplicación de la ley de Planck de la radiación en termometría El postulado de Planck y sus implicaciones Breve historia del quantum Fotones-Propiedades corpusculares de la radiación Introducción El efecto fotoeléctrico Teoría cuántica de Einstein del efecto fotoeléctrico El efecto Compton Naturaleza dual de la radiación electromagnética Fotones y emisión de rayos X Producción y aniquilación de pares Secciones transversales para absorción y dispersión de fotones Postulado de de Broglie. Propiedades ondulatorias de las partículas Ondas de materia Dualidad onda-partícula El principio de incertidumbre Propiedades de las ondas de materia Algunas consecuencias del principio de incertidumbre Filosofía de la teoría cuántica Modelo atómico de Bohr Modelo de Thomson Modelo de Rutherford Estabilidad del átomo nuclear Espectros atómicos Postulados de Bohr Modelo de Bohr Corrección por masa nuclear finita Estados de energía atómica Interpretación de las reglas de cuantización Modelo de Sommerfeld El principio de correspondencia Una crítica a la teoría cuántica antigua

2 5 Teoría de Schrödinger de la mecánica cuántica Introducción Argumentos de plausibilidad que conducen a la ecuación de Schrödinger Interpretación de Born de las funciones de onda Valores de expectación La ecuación de Schrödinger independiente del tiempo Propiedades requeridas para las eigenfunciones Cuantización de la energía en la teoría de Schrödinger Resumen Soluciones a las ecuaciones de Schrödinger independientes del tiempo Introducción El potencial cero Potencial escalón (energía menor que la altura del escalón) Potencial escalón (energía mayor que la altura del escalón) La barrera de potencial Ejemplos de penetración de barrera por partículas Potencial de pozo cuadrado Potencial de pozo cuadrado infinito Potencial de oscilador armónico simple Resumen Átomos con un electrón Introducción Desarrollo de la ecuación de Schrödinger Separación de la ecuación independiente del tiempo Solución de las ecuaciones Eigenvalores, números cuánticos y degeneración Eigenfunciones Densidades de probabilidad Impulso angular orbital Ecuaciones de eigenvalores Momentos magnéticos dipolares, spin y razones de transición Introducción Momentos magnéticos dipolares orbitales Experimento de Stern-Gerlach y spín del electrón Interacción spín-órbita Momento angular total Energía de interacción spín-órbita y niveles de energía del hidrógeno Razones de transición y reglas de selección Comparación entre las teorías cuánticas antigua y moderna Átomos multielectrónicos-estados base y excitaciones de rayos X Introducción

3 9-2 Partículas idénticas El principio de exclusión El átomo de helio y las fuerzas de intercambio Teoría de Hartree Resultados de la teoría de Hartree Estados base de átomos multielectrónicos y la tabla periódica Espectros de líneas de rayos X Átomos multielectrónicos-excitaciones ópticas Introducción Átomos alcalinos Átomos con varios electrones ópticamente activos Acoplamiento LS Niveles de energía del átomo de carbono El efecto Zeeman Resumen Estadística cuántica Introducción Indistinguibilidad y estadística cuántica Funciones de distribución cuánticas Comparación de las funciones de distribución Calor específico de un sólido cristalino La distribución de Boltzmann como una aproximación a las distribuciones cuánticas El laser Gas de fotones Gas de fonones Condensación de Bose y Helio líquido El gas de electrones libres Potencial de contacto y emisión termiónica Descripciones clásica y cuántica del estado de un sistema Moléculas Introducción Enlaces iónicos Enlaces covalentes Espectros moleculares Espectros rotacionales Espectros vibro-rotacionales Espectros electrónicos El efecto Raman Determinación del spin nuclear y características de simetría Sólidos-Conductores y semiconductores Introducción Tipos de sólidos

4 13-3 Teoría de bandas de los sólidos Conducción eléctrica en metales Modelo cuántico del electrón libre Movimiento de electrones en una red periódica Masa efectiva Semiconductores Dispositivos semiconductores Sólidos-Superconductores y propiedades magnéticas Superconductividad Propiedades magnéticas de sólidos Paramagnetismo Ferromagnetismo Antiferromagnetismo y ferromagnetismo Modelos nucleares Introducción Generalidades sobre algunas propiedades nucleares Dimensiones y densidades nucleares Masas nucleares y sus abundancias Modelo de gota Números mágicos Modelo del gas de Fermi Modelo de capas Predicciones del modelo de capas Modelo colectivo Resumen Decaimiento nuclear y reacciones nucleares Introducción Decaimiento Alfa Decaimiento Beta Interacción por decaimiento Beta Decaimiento Gamma El efecto Mössbauer Reacciones nucleares Estados excitados de los núcleos Fisión y reactores Fusión y origen de los elementos Partículas elementales Introducción Fuerzas nucleónicas Isospín Piones Muones

5 17-6 Extrañeza Interacciones fundamentales y leyes de conservación Familias de partículas elementales Hipercarga y Cuarks Apéndice A Teoría especial de la relatividad Apéndice B Radiación de una carga acelerada Apéndice C Distribución de Boltzmann Apéndice D Trayectorias en la dispersión de Rutherford Apéndice E Cantidades complejas Apéndice F Solución numérica de la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo para un potencial de pozo cuadrado Apéndice G Solución analítica de la ecuación de Schrödinger independiente el tiempo para un potencial de pozo cuadrado Apéndice H Solución en serie de la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo para un potencial de oscilador armónico simple Apéndice I El laplaciano y los operadores de impulso angular en coordenadas polares esféricas Apéndice J La precesión de Thomas Apéndice K El principio de exclusión en el acoplamiento LS Apéndice L Referencias Apéndice M Respuestas a problemas seleccionados Apéndice N Constantes usuales y factores de conversión Indice