H. 1/5. Universidad Nacional de La Pampa Facultad de Ingeniería Carrera: Ingeniería Electromecánica. Asignatura: FÍSICA III.

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Carla Duarte Vega
hace 7 años
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1 H. 1/5 Carga Horaria: Objetivos: Teoría Laboratorio Problemas Problemas Proyecto y Tipo/Rutinarios Abiertos Diseño Total Ofrecer un adecuado panorama de formalismos avanzados vinculados con los fenómenos electromagnéticos, una conveniente introducción a la óptica física y geométrica, una interesante presentación de los formalismos modernos que permiten describir el comportamiento de sistemas microscópicos y desarrollar un conjunto de experiencias grupales tendientes a ilustrar los conceptos desarrollados e incentivarlo en las tareas de investigación en el campo de la ciencia aplicada. Ecuaciones de Maxwell. Ondas electromagnéticas. Guías de onda. Potenciales Escalar y Vectorial. Antenas. Óptica Geométrica. Óptica Física. Elementos de Física moderna. Elementos de Mecánica Cuántica, Estadística y Física del Sólido. Contenidos Mínimos:

2 H. 2/5 Programa Analítico: PRIMER MODULO: 1. ECUACIONES DE MAXWELL: Campo electrostático. Ley de Gauss. Distribuciones con simetría. Distribuciones carentes de simetría. Distribución dipolar. Potencial electrostático. Potencial dipolar. Problemas de potencial. Energía electrostática. Polarización de un medio dieléctrico. Campo electrostático en presencia de un medio dieléctrico. Vector desplazamiento. Corriente eléctrica. Densidad de corriente, Ley de Ohms y Ecuación de continuidad. Campo magnético. Movimiento de partículas en campos. Fuerza sobre corrientes. Motor eléctrico. Ley de Ampere. Ley de Ampere Maxwell. Densidad de corriente de desplazamiento. Ley de Faraday. Generador. Circuitos de corrientes variables con el tiempo. Circuitos LC, RLC y RLC excitado senoidalmente. Medios materiales en presencia de un campo magnético. Campo de magnetización. Ferromagnetismo. Histéresis. Temperatura Curie. Densidad de corriente de magnetización. Ecuaciones de Maxwell. Energía asociada a un campo electromagnético. Vector de Poynting. 2. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: Ecuación de onda. Solución de onda plana monocromática en un medio no conductor. Parámetros, frente de onda, velocidad y modo de propagación. Onda transversal magnética. Vector de Poynting e Intensidad asociada a una onda electromagnética. Espectro electromagnético. Incidencia normal y oblicua sobre una interface dieléctrica. Fórmulas de Fresnel. Coeficientes de reflexión y transmisión. Polarización por reflexión. Ángulo de Brewster. Reflexión total interna. Ángulo crítico. Incidencia normal sobre una interface conductora. Óptica geométrica. Reflexión y Refracción. Reflexión total. Espejos planos y esféricos. Lentes delgadas. Formación de imágenes. Sistemas ópticos centrados. Óptica ondulatoria. Principio de Huygens. Interferencia mediante una doble ranura. Red interferométrica. Difracción. Red de difracción. Ondas electromagnéticas planas en un medio conductor. Coeficiente de amortiguamiento. Profundidad de penetración. Breve introducción a guías de onda. Frecuencia de corte. Ecuación de onda con fuentes. Ecuaciones para los potenciales escalar y vector. Potenciales retardados. Campo de inducción y radiación de un dipolo oscilante. Energía radiada. Resistencia de radiación.

3 H. 3/5 Programa Analítico: SEGUNDO MÓDULO: 1. FUNDAMENTOS DE LA FÍSICA MODERNA: Radiación térmica. Características espectrales. Teoría cuántica de Planck. Efecto fotoeléctrico. Frecuencia umbral y potencial de corte. Postulados de Einsten. Comportamiento dual de la radiación electromagnética. Carga y masa del electrón. Estructura atómica de la materia. Modelo de Thomson. Experiencia de Rutherford. Primer modelo nuclear. Espectros de emisión. Postulados y modelo de Bohr. Estados estacionarios. Transiciones cuánticas. Estructura nuclear. Isótopos. Isófonos. Isóbaros. Defecto másico y energía de enlace. Procesos de fisión y fusión nuclear. Reactores de fisión y fusión nuclear. Decaimiento radiactivo. Leyes de decaimiento. Decaimientos alfa, beta (+), beta (-), gama, captura electrónica y conversión interna. Efecto Compton. Creación de pares y aniquilación. Antimateria. Hipótesis de Dirac. Interacción de la radiación con la materia. Coeficientes de absorción. Espectrometría gama diferencial. 2. ELEMENTOS DE MECÁNICA CUÁNTICA Y FÍSICA DEL SÓLIDO: Difracción de electrones. Comportamiento dual de la materia. Principio de incertidumbre de Heisenberg. Consecuencias. Postulados básicos de la mecánica cuántica. Operadores cuánticos. Autovalores y valores esperados. Autovalores de la energía. Ecuación de Schrodinger. Caso independiente del tiempo. Autovalores continuos. Escalón de potencial. Coeficientes de reflexión y transmisión. Barrera de potencial. Coeficiente de transmisión. Condiciones para transparencia total de la barrera. Autovalores discretos. Pozo de potencial infinito. Pozo de potencial finito. Oscilador cuántico. Potencial esféricamente simétrico. Separación de variables. Ecuación angular. Autovalores y autofunciones del momento angular. Ecuación radial. Autovalores de la energía. Números cuánticos. El átomo de hidrógeno. Interacción con un campo magnético externo. Efecto Zeeman. Spin de electrón. Interacción spin -órbita. Átomo con varios electrones. Principio de exclusión. Partícula en una caja de potencial. Función densidad de estado. Estudio de un sistema con un gran número de partículas. Función de distribución. Función distribución de Maxwell. Energía cinética. Función de Fermi -Dirac. Electrones libres de metales. Energía de Fermi. Capacidad calorífica del gas de electrones. Modelo de bandas de energía en un sólido. Número de estados permitidos en una banda. Masa efectiva del electrón. Huecos. Semiconductores intrínsecos.

4 H. 4/5 Descripción de las actividades teóricas y prácticas: Las clases teóricas son del tipo magistral, fuertemente apoyadas en el empleo de herramientas multimediales tales como videos de filmaciones en laboratorio y animaciones destinadas a ilustrar los fenómenos en consideración juntamente con simulaciones, varias de las cuales permiten levantar datos para un posterior procesamiento gráfico y formal que posibilita obtener magnitudes de interés particular. Se trabaja con problemas abiertos, varios de los cuales son considerados en encuentros destinados a discutir diferentes alternativas y posibilidades de solución. Finalmente las simulaciones mencionadas anteriormente permiten realizar experiencias que por su nivel de sofisticación y equipamiento disponible son imposibles de realizar en el laboratorio donde se realizan algunas experiencias adicionales, que juntamente con las indicadas anteriormente permiten fortalecer la formación e información del estudiante simultáneamente con la adquisición de habilidades para el manejo de instrumental. Metodología de Enseñanza: Encuentros periódicos destinados al tratamiento de los temas teóricos, la discusión de problemas abiertos y el desarrollo de experiencias en laboratorio. Forma de Evaluación: Mediante exámenes parciales durante el cursado de la asignatura es posible acceder a la regularización o promoción de la misma, juntamente con la aprobación de los informes correspondientes a los trabajos de laboratorio realizados. Para aquellas situaciones en las que el estudiante no alcanza la promoción pero si la regularización, se prevén turnos de exámenes finales para la aprobación de la asignatura.

5 H. 5/5 Bibliografía: 1. Fundamentos de la Teoría Electromagnética Reitz Milford. 2. Electromagnetismo Kraus. 3. Fundamentos de Física Moderna Eisberg. 4. Física ( Vol. II y III ) Feynman. 5. Teoria de Campos Landau. 6. Física del Sólido Pavlov. VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA AÑO PROFESOR RESPONSABLE FIRMA 2012 OCHOA, Luis Alberto VISADO JEFE DEPARTAMENTO SECRETARIO ACADÉMICO DECANO

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Contenido Radiación térmica y el postulado de Planck 17 1-1 1-2 1-3 1.4 1.5 1-6 1-7 Introducción 19 Radiación térmica 19 Teoría clásica de la cavidad radiante 24 Teoría de Planck de 1a cavidad radiante