FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO

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1 FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS PROGRAMA DE: FÍSICA Plan Estudio FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO PÁGINA: 1 11 PLANEACIÓN DEL CONTENIDO DE CURSO 1. IDENTIFICACIÓN DEL CURSO NOMBRE : FÍSICA CUANTICA CÓDIGO : SEMESTRE : VI NUMERO DE CRÉDITOS : 4 REQUISITOS : HORAS PRESENCIALES DE ACOMPAÑAMIENTO DIRECTO : 6 Horas Semanales ÁREA DE FORMACIÓN : Formación Disciplinar TIPO DE CURSO : Teórico-Practico FECHA DE ACTUALIZACIÓN : DESCRIPCIÓN: El curso física cuántica, forma parte l nuevo Plan Estudios l programa Física. El plan contempla, entonces, el estudio l conjunto fenómenos relacionados con la teoría cuántica la materia. La asignatura se organiza en función a los siguientes temas: Inicia abordando el tema radiación cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y Compton seguido l concepto dualidad onda partícula. Lo anterior con berá servir sustento para un mejor sarrollo y comprensión la estructura l átomo y obtención la ecuación Schrödinger, elementos estos que permiten una mejor comprensión átomos multielectrónicos. El curso finaliza con una breve discusión elementos la física nuclear.

2 3. JUSTIFICACIÓN FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO PÁGINA: 2 11 A comienzos l siglo XX se produce una revolución conceptual en la física dando origen a lo que hoy se conoce como la física morna o física cuántica, pilar fundamental en los enormes avances científicos que se han venido sarrollando en décadas pasadas hasta la actualidad. En los inicios la centuria l 1900 se scubre la superconductividad, en el ámbito la astronomía posteriormente se confirma la expansión l universo, en paralelo se proponen nuevas teorías, que predicen la existencia nuevas partículas elementales. Del sarrollo l nivel atómico se pasa al sarrollo subatómico y sus enormes aplicaciones en diferentes campos l saber tales como las comunicaciones con el sarrollo la televisión, el radar, los ornadores, la fibra óptica, la internet, el sistema posicionamiento global (GPS), así como también en la medicina con el sarrollo equipos ultrasonido, la tomografía computacional, el scanner, el láser, la resonancia magnética entre otras aplicaciones. METODOLOGIA: Las clases se sarrollan en forma expositiva con la participación activa los estudiantes, haciendo énfasis en el análisis los contenidos y sus aplicaciones. En las prácticas se sarrollaran experimentos para reforzar los conceptos teóricos fundamentales y profundizar algunos temas importancia. El sarrollo las prácticas será empleando el método experimental o mediante seminarios y/o trabajos grupo. 4. PROPÓSITO GENERAL DEL CURSO OBJETIVOS GENERALES Realizar el estudio la evolución algunos fenómenos que dieron origen a física cuántica, consirados importancia fundamental para la comprensión la nueva teoría. Formular ejemplos y ejercicios mentales que permitan comprenr el alcance las teorías físicas mornas y su relación con las teorías clásicas. Introducir los conceptos y aspectos fenomenológicos la Física cuántica que lo capaciten para comprenr la física aplicada relevante en el sarrollo tecnológico actual. Aplicar los conocimientos adquiridos al estudio y solución problemas y situaciones relacionadas con fenómenos cuánticos. Desarrollar estrategias aprendizaje, tanto s el punto vista cognitivometodológico, como l teórico-conceptual, relacionadas con la enseñanza las teorías mornas la física y sus implicaciones en otras ramas l conocimiento científico. ESPECIFICOS Intificar a la luz como forma radiación electromagnética. Analizar la naturaleza corpuscular la luz y su interacción con la materia. Proporcionar los conocimientos básicos la Física actual relacionados con la Mecánica cuántica.

3 PÁGINA: 3 11 Desarrollar algunas las aplicaciones la mecánica cuántica. Interpretar alguna las aplicaciones la mecánica cuántica en el campo la física atómica y la física nuclear. Familiarizar al estudiante con algunos los experimentos a la Física Morna. Desarrollar y aplicar los principios y leyes que expliquen los fundamentos la física morna, relacionándolos a una amplia gama interesantes aplicaciones al mundo real. 5. COMPETENCIA GENERAL DEL CURSO Entregar conocimientos los cambios que se incorporaron a la Física clásica a principios l siglo veinte. Se pondrá énfasis en los experimentos fundamentales que llevaron al nacimiento la Mecánica Cuántica. El foco l curso está en la introducción fenomenológica y en el enfoque heurístico la Mecánica cuántica. Por esto se espera: El estudiante tecta, observa, compara y analiza los diferentes fenómenos físicos que se estudian en Física Morna, mediante la aplicación conceptos, leyes y fórmulas la Mecánica Cuántica, Teoría Relativista y la Mecánica Estadística. El estudiante tecta, observa, compara y analiza los diferentes fenómenos físicos que se estudian en Física Morna, mediante la aplicación conceptos, leyes y fórmulas la Mecánica Cuántica, Teoría Relativista y la Mecánica Estadística. Relaciona las diferentes variables que intervienen en estos fenómenos la Física Cuántica para el sarrollo los proyectos investigación e innovación científica, técnica y tecnológica. El estudiante mantiene su actitud investigativa mediante su responsabilidad, puntualidad, participación, colaboración y creatividad. 6. PLANEACIÓN DE LAS UNIDADES DE FORMACIÓN VER ANEXOS 7. BIBLIOGRAFÍA 7.1. BÁSICA EISBERG & LERNER, Física Ed. Mc. Graw Hill GARCIA CASTAÑEDA M., Introducción a la física Morna. Ed: Universidad Nacional. Bogotá CROWELL B., The morn revolutions in physics. Light and Matter. U.S.A COMPLEMENTARIA

4 PÁGINA: 4 11 SEARS & ZEMANSKY, YOUNG, H. Física Universitaria. Vol. II; Ed. Addison Wesley Iberoamericana, 6ta edición (1998). ALONSO MARCELO. Física. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. S.A. U.S.A JOHN P. MCKELVEY. Física l estado sólido y semiconductores. Ed. Limusa. México SEARS & ZEMANSKY. Fisica Universitaria. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. S.A. U.S.A D. Halliday, R. Resnick, J. Walker. Fundamental of Physics, Ed. Wiley, P. A. TIPPLER. Fisica. Ed. Reverté, FEYNMAN & LEIGHTON & SANDS, Fisica, Vol I y III. Ed. Addison Wesley Iberoamericana. S.A. U.S.A Serway Raimond., Física Morna. Editorial Thomson. 2006

5 PÁGINA: 5 11 UNIDAD 1. RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO semanas INDICADORES DE LOGROS TIEMPO: 1 1-Establecer las diferencias, limitaciones, alcances y aplicaciones entre la física clásica y la física cuántica, teniendo en cuenta los resultados y análisis experimentos. 2-Reconocer la necesidad introducir el concepto Cuantización distintos entes como requisito para el sarrollo una nueva teoría que soporta diversos hechos experimentales. 3-Establecer con claridad los rangos energías las distintas radiaciones electromagnéticas con base en resultados 1-Calor, radiación y leyes Kirchhoff, Stefan-Boltzmann y ley splazamiento Wien 2-La catástrofe UV Rayleigh-Jeans 3-Concepto cuerpo negro y ley M. Planck. Practicas: 1-Interferómetro Michelson 2-Ley Stefan- Boltzmann (Radiación cuerpo negro) Revisión literatura referencia: Para el sarrollo cada clase los estudiantes se preparan inpendientemente con bibliografía apropiada. Exposiciones: Se discutirán y analizarán artículos interés relacionados con fundamentos teóricos o experimentos la temática. Búsqueda bibliográfica y en Internet: se fomentara la búsqueda temas o experimentos física morna o cuántica en revistas o libros y en Internet. Busque en Internet Programas Interactivos: existen en Internet numerosas páginas que contienen programas Los alumnos establecen las diferencias, limitaciones, alcances y aplicaciones entre la física clásica y la física cuántica. Los alumnos conocen la necesidad introducir el concepto Cuantización distintos entes como requisito para el sarrollo una nueva teoría. Intifican con claridad la necesidad l establecimiento una nueva teoría para abordar la explicación fenómenos y problemas físicos no resueltos por argumentos la física clásica. Distinguen los problemas y experimentos que dieron lugar al nacimiento la física cuántica. La evaluación be ser continúa y permanente, para que permita valorar constantemente los Avances conceptuales, actitus, capacidas, hábitos, strezas que alcanzan los estudiantes. Esta evaluación permitirá planear en forma permanente nuevas actividas. El resultado final la evaluación la asignatura será el producto la integración los resultados exámenes parciales, quices, los informes laboratorio entregados, la participación activa y constante en el sarrollo las clases.

6 PÁGINA: 6 11 experimentales. interactivos que simulan experimentos o problemas UNIDAD 2. EFECTOS FOTOELÉCTRICO Y COMPTON semanas INDICADORES DE LOGROS TIEMPO: 2 1-Comprenr las propiedas corpusculares la radiación y propiedas ondulatorias la materia. 2-Interpretar los patrones difracción electrones cuando interactúan con un material cristalino para la compresión las propiedas ondulatoria partículas en movimiento. 1-Observaciones experimentales los efectos Fotoeléctrico y Compton 2- Interpretación A. Einstein l Efecto Fotoeléctrico 3- Experimento Compton. Determinación la constante Plank Reconocer la necesidad introducir el concepto Cuantización distintos entes como requisito para el sarrollo una nueva teoría. Intifica con claridad los resultados experimentales l Efecto Fotoeléctrico. Distingue e interpreta la Cuántizacion Einstein l Efecto Fotoeléctrico. Distingue e interpreta el Efecto Compton y sus resultados experimentales. Aplica con claridad los nuevos Experimentos Interacción Radiación- Materia.

7 FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO PÁGINA: 7 11 UNIDAD 3. DUALIDAD ONDA-PARTICULA TIEMPO: 2 semanas INDICADORES DE LOGROS 1-Distinguir con claridad 1- Interacciones radiación Establece los fundamentos fenómenos ondulatorios y con materia. las Ondas Partículas en corpusculares que le Movimiento. Intifica la Hipótesis De permita una comprensión Broglie y la Longitud onda las propiedas De Broglie. corpusculares la Establece los fundamentos radiación y propiedas los Experimentos ondulatorias la Interacción Radiación- Materia. materia. 2- Dualidad ondapartícula para fotones. 3- Relaciones teóricas entre las variables. 4- Experimento Davison-Germer 5- Introducción a ondas materia, Hipótesis De-Broglie 6- Principio generalizado incertidumbre W. Heisenberg Difracción electrones Establece con claridad el carácter dual la radiación: Fotones. -Interpreta apropiadamente el experimento Davison Germer y sus consecuencias. -Interpreta apropiadamente el principio incertidumbre y sus consecuencias

8 PÁGINA: UNIDAD 4. ESTRUCTURA DEL ÁTOMO TIEMPO: 3 semanas INDICADORES DE LOGROS 1-Interpretar con claridad los fundamentos y principios la física cuántica con los espectros atómicos observados. 2-Resolver los espectros átomos con un-electrón e interpretar y correlacionar con los resultados experimentales a la luz la teoría cuántica. 3-Interpretar con claridad los fundamentos y principios la física cuántica con los espectros atómicos y moleculares observados. 4-Intificar la corresponncia los nuevos conceptos físicos a la luz la teoría cuántica con los resultados experimentales: Cuantización l momentum angular, números cuánticos, spin, etc. 1- Molo atómico Thomson 2- Molo atómico Rutherford 3- Espectros línea 4- Molo Bohr l átomo Hidrógeno 5- Experimento Franck y Hertz -Calibración Goniómetro. -Serie Balmer -Experimento Franck-Hertz l -Establecer las Nociones Básicas y Molos Atómicos. - Reconocer los Tipos Espectros y Espectroscopias Emisión y Absorción. -Intificar con claridad los Espectros Visible l Hidrógeno Atómico y Átomos con un-electrón. -Distingue e interpreta el Molo Bohr l Átomo Hidrógeno y las consecuencias sus Postulados. -Distingue las Reglas Cuantización y teoría relativista Sommerfeld al átomo. -Aplica con claridad en el laboratorio los Espectro l Hidrógeno Atómico. -Establece con claridad el Experimento Franck Hertz, con sus Estados Estacionarios el Átomo

9 FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO PÁGINA: 9 11 UNIDAD 5. LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER TIEMPO: 3 semanas INDICADORES DE LOGROS Establecer los fundamentos la Mecánica Cuántica. Reconocer e interpretar estadísticamente la función onda Intificar y aplicar con claridad la Ecuación Schrödinger inpendiente e inpendiente l tiempo. Distinguir, interpretar y aplicar los Operadores Mecanocuánticos. Encontrar el Valor Esperado una Variable Dinámica. Aplicar con claridad la Ecuación Schrödinger para algunos potenciales unidimensionales. Establecer con claridad las Probabilidas Transición y Reglas Selección. 1- El origen la teoría cuántica 2- "Construcción" la ecuación Schrödinger 3- Propiedas la función ondas 4- Interpretaciones los conceptos quánticos 5- Conservación la probabilidad total (ecuación continuidad) 6 La partícula libre (grupo ondas) 7- Aplicaciones a escalones, pozos y barreras 8- El oscilador armónico 9- El átomo hidrógeno Determinación la constante Plank Establece los fundamentos la Mecánica Cuántica. Reconoce e interpreta estadísticamente la función onda Intifica y aplica con claridad la Ecuación Schrödinger inpendiente e inpendiente l tiempo. Distingue, interpreta y aplica los Operadores Mecano cuánticos. Sabe como encontrar el Valor Esperado una Variable Dinámica. Aplica con claridad la Ecuación Schrödinger para algunos potenciales unidimensionales. Establece con claridad las Probabilidas Transición y Reglas Selección.

10 FORMATO DE CONTENIDO DE CURSO PÁGINA: UNIDAD 6. ÁTOMOS MULTIELECTRÓNICOS TIEMPO: 3 semanas INDICADORES DE LOGROS Establecer los fundamentos la Mecánica Cuántica, aplicada al átomo Hidrogeno e Hidrogenois. Reconocer la necesidad aplicar la Ecuación Schrödinger para átomos con un-electrón. Intificar con claridad los resultados la Funciones Onda, Valores Propios Energía, Números Cuánticos y Degeneración. Distinguir e interpretar los Operadores Momentum Angular Orbital, Cuantización Espacial, Números Cuánticos. Analizar el Efecto un Campo Magnético Externo Sobre el Átomo Hidrógeno (Efecto Zeeman). Estudiar el Experimento Stern y Gerlach y el Spin l electrón. - Momentos magnéticos y acoplamiento spin-orbita -Funciones Onda, Valores Propios Energía, Números Cuánticos, Degeneración, y Densidad Probabilidad. - Operadores Momentum Angular Orbital, Cuantización Espacial, Números Cuánticos y Reglas Selección. - Efecto un Campo Magnético Externo Sobre el Átomo Hidrógeno. Efecto Zeeman - Experimento Stern y Gerlach y el Spin l electrón: Momentum Angular Spin. El principio exclusión W. Pauli - Interacción Spin-Orbita y Momentum Angular Total. -Defecto cuántico Establece los fundamentos la Mecánica Cuántica, aplicada al átomo Hidrogeno e Hidrogenois. Reconoce la necesidad aplicar la Ecuación Schrödinger para átomos con un-electrón. Intifica con claridad los resultados la Funciones Onda, Valores Propios Energía, Números Cuánticos y Degeneración. Distingue e interpreta los Operadores Momentum Angular Orbital, Cuantización Espacial, Números Cuánticos. Analiza el Efecto un Campo Magnético Externo Sobre el Átomo Hidrógeno (Efecto Zeeman). Interpreta el Experimento Stern y Gerlach y el Spin l electrón.

11 PÁGINA: UNIDAD 7. FISICA NUCLEAR TIEMPO: 2 semanas INDICADORES DE LOGROS Establecer los conceptos fundamentales l núcleo, la unidad masa atómica. Reconocer la estructura l núcleo y sus molos. Intificar con claridad la Fuerza nuclear y la energía enlace. Distinguir la Radiactividad natural, la estabilidad, vida media, isótopos y las series radiactivas. Distinguir la Radiactividad Artificial y las Reacciones nucleares. Entenr y aplicar con claridad los conceptos fusión y fisión, con sus técnicas experimentales Establecer con claridad alguas nociones sobre partículas elementales.. - Introducción. Conceptos básicos - Componentes l núcleo - Unidad masa atómica - La estructura l núcleo - Molos l núcleo - Fuerza nuclear y energía enlace - Radiactividad Natural. Estabilidad, vida media, isótopos, series radiactivas - Radiactividad Artificial. Reacciones nucleares - Fusión y fisión. Técnicas experimentales -Nociones sobre partículas elementales Establece los conceptos fundamentales l núcleo, la unidad masa atómica. Reconoce la estructura l núcleo y sus molos. Intifica con claridad la Fuerza nuclear y la energía enlace. Distingue la Radiactividad natural, la estabilidad, vida media, isótopos y las series radiactivas. -Distingue la Radiactividad Artificial y las Reacciones nucleares. Entien y aplica con claridad los conceptos fusión y fisión, con sus técnicas experimentales Establece con claridad algunas nociones sobre partículas elementales.