PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización. Ingeniería Eléctrica ASIGNATURA: Física Moderna SEMESTRE: Tercero OBJETIVO GENERAL: El alumno aplicará los conceptos básicos de física moderna no relativista y de la mecánica estadística, en el análisis de los modelos mecánicos cuánticos que se manejan en los dispositivos electrónicos de estado sólido. CONTENIDO SINTÉTICO: I.Relatividad II.Introducción a la física cuántica III.Mecánica cuántica IV.Física atómica fuerzas V.Moléculas y sólidos VI.Superconductividad METODOLOGÍA: Participación en clase de los asistentes en la búsqueda, lectura y análisis de la información que posibilite la integración de los aspectos teórico- prácticos, análisis y solución de problemas de la asignatura. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Trabajos realizados extra clase (5%) Reportes de las prácticas realizadas en los laboratorios (0%). Participación en actividades de aprendizaje individuales y de equipo (5%) Tres exámenes departamentales (calificación teórica 70%). BIBLIOGRAFÍA:.- Robert Eisberg-Robert Resnick Física Cuántica Limusa 99, México.- Artur Beiser Perspectives of modern physsics" McGRAW-HILL 969, U.S.A.-. Marcelo Alonso-Edward J. Finn FÍSICA Vol. III, Addison Wesley 97, México.- J. P. McKelvey Física del Estado Sólido y de Semiconductores Edit. Limusa 976, México
ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería En Control y Automatización OPCIÓN: COORDINACIÓN: Física DE I.C.A. e I.E. DEPARTAMENTO: ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: Semestre: Tercero CRÉDITOS:0.5 VIGENTE: Agosto 00 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico - Práctica. MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA:.5 HRS/SEMANA/PRÁCTICA:.5 HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 8 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 7 HRS/TOTALES: 08 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Física de la ESIME REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar ESIME- ZACATENCO Dr. Alberto Cornejo Lizarralde AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: DE FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La rápida evolución de la ciencia y la tecnología ha impulsado en el sistema educativo del país la búsqueda de programas, métodos y recursos, que conlleven a elevar el nivel de la cultura de la población, así como incrementar el número de profesionistas en las áreas científicas y tecnológicas. Hoy los requerimientos sociales de profesionales con mayor preparación científica y tecnológica son superiores a los de cualquier otro período histórico. Ante esta demanda, es fundamental promover la formación de ingenieros creativos e imaginativos, con una actitud critica, racional y científica, capaces de manejar la tecnología existente y desarrollar una tecnología propia, que permita solucionar los problemas que en esta área enfrenta México. Pero, para poder formar este tipo de ingenieros, es indispensable que en las escuelas se les proporcione una sólida formación en ciencias básicas, sin la cual se verán rebasados en pocos años por los avances de su especialidad.. En este contexto en los planes de estudio de Ingeniería en Control y Automatización de la ESIME se ha incluido la asignatura de física moderna y estadística sustentada en la experiencia de que los avances tecnológicos ligados a la electrónica y las comunicaciones, logrados en el siglo anterior, han originado cambios importantes en todas las especialidades de las ciencias y de la Ingeniería, pero en todos ellos los principios físicos de la asignatura se han conservado inalterables. Nadie puede predecir con exactitud que innovaciones tecnológicas se conseguirán en el futuro, pero si se puede estar seguro, de que los principios físicos de la física moderna y estadística contribuirán en ellas. Teniendo en cuenta el lugar que ocupa la Física como ciencia y fundamento de la tecnología moderna, queda perfectamente definida la importancia de ésta, como asignatura componente del Plan de Estudios de las carreras de Ingeniería en Control y Automatización. Esta asignatura tiene como antecedente: Algebra, Cálculo diferencial e integral, Ecuaciones diferenciales, Mecánica clásica, Electricidad y magnetismo. Esta asignatura tiene como consecuente: Dispositivos Electrónicos OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno aplicará los conceptos básicos de física moderna no relativista y de la mecánica estadística, en el análisis de los modelos mecánicos cuánticos que se manejan en los dispositivos electrónicos de estado sólido.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: DE UNIDAD l NOMBRE: Relatividad. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá los fenómenos: efecto fotoeléctrico y ondas de materia, que contradicen la mecánica clásica y aplicará para su solución los principios de la mecánica antigua. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA. El principio de la relatividad newtoniana.0 C, C, C, C, 5C. El experimento de Michelson-Morle. Principio de la relatividad de Einstein.. Consecuencias de la relatividad especial..5 Las ecuaciones de transformación de Lorente.6 Momento relativista y forma relativista de las leyes de Newton..7 Energía relativista..8 Equivalencia de la masa y la energía..9 Relatividad y electromagnetismo..0 Relatividad general. ESTRATEGIA DIDÁCTICA Realización de ejercicios, Resolución de problemas, Exposición de temas, en forma grupal y/o individual, mediante la guía del profesor quien expone y explica los conceptos, ejemplifica mediante ejercicios que él mismo resuelve fortalecimiento de conceptos aplicados en el laboratorio. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios realizados en clases. Prácticas de laboratorio reportadas por escrito. Participaciones Examen de los contenidos de esta unidad.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: DE UNIDAD li NOMBRE: Introducción a la física cuántica. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicara conceptos, principios y leyes fundamentales de la mecánica cuántica, así como la estructura y organización de los átomos, identificará algunas aplicaciones prácticas de la interacción entre la materia y la radiación. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA. Radiación de cuerpo negro e hipótesis de Planck..0 C, C, C, C, 5C. El efecto fotoeléctrico.. Aplicaciones del efecto fotoeléctrico.. El efecto Compton..5 Espectros atómicos-.6 Modelo cuántico de Bohr del átomo. PRIMER EXAMEN PARCIAL ORDINARIO Estrategia didáctica: Realización de ejercicios, resolución de problemas y exposición de temas de investigación, en forma grupal o individual. El profesor expone y explica los conceptos, ejemplifica mediante ejercicios que él mismo resuelve y en los laboratorios se fortalecen los conceptos teóricos. Procedimiento de evaluación Ejercicios realizados en clases. Prácticas de laboratorio reportadas por escrito. Participaciones Examen de los contenidos de esta unidad.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: 5 DE UNIDAD: lli NOMBRE: Mecánica cuántica OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El estudiante comprenderá las propiedades ondulatorias y la cantidad de fenómenos que comprenden los átomos, moléculas, núcleos y sólidos Abordará los temas más avanzados de la teoría del campo. aprenderá a manejar por primera vez la notación relativista, el lenguaje de teoría de grupos y de álgebras, finalmente el estudiante trabajará problemas relativistas desde un punto de vista cuántico. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA. Fotones y ondas electromagnéticas. 6.0 C, C, C, C, 5C. Las propiedades ondulatorias de las partículas.. Regreso al experimento de doble rendija.. El principio de incertidumbre..5 Tunelaje a través de una barrera..6 Diodo túnel..7 Unión Josephson..8 Decaimiento Alfa..9 El microscopio de tonelaje exploratorio. Estrategia didáctica: Realización de ejercicios, resolución de problemas y exposición de temas de investigación, en forma grupal o individual. El profesor expone y explica los conceptos, ejemplifica mediante ejercicios que él mismo resuelve y en los laboratorios se fortalecen los conceptos teóricos. Procedimiento de evaluación Ejercicios realizados en clases. Prácticas de laboratorio reportadas por escrito. Participaciones Examen de los contenidos de esta unidad.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: 6 DE UNIDAD: IV NOMBRE: Física atómica fuerzas OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El estudiante comprobará que los átomos y moléculas funcionan como fundamentales de prueba de los principios de la Física, mediante técnicas experimentales y teórias recientes. TEMA.....5.6.7.8 T E M A S Los primeros modelos del átomo. Átomo del hidrógeno. El número cuántico magnético del espín. Los otros números cuánticos. El principio de fusión y la tabla periódica. Espectros atómicos: visible y rayos X Transiciones atómicas. Láseres y holografía. SEGUNDO EXAMEN PARCIAL ORDINARIO HORAS CLAVE T P EC BIBLIOGRÁFICA 0.5 C, C, C, C, 5C Estrategia didáctica: Realización de ejercicios, resolución de problemas y exposición de temas de investigación, en forma grupal o individual. El profesor expone y explica los conceptos, ejemplifica mediante ejercicios que él mismo resuelve y en los laboratorios se fortalecen los conceptos teóricos. Procedimiento de evaluación Ejercicios realizados en clases. Prácticas de laboratorio reportadas por escrito. Participaciones Examen de los contenidos de esta unidad. La evaluación de las prácticas de laboratorio representarán el 0% de la calificación definitiva. No se asignará una calificación aprobatoria sin que se haya realizado como mínimo el 80% de las prácticas programadas.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: 7 DE UNIDAD V NOMBRE: Moléculas y sólidos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará algunas características de los sólidos, sus propiedades ópticas y eléctricas, así como las características y aplicaciones de los semiconductores, fotoconductores, transistores y celdas solares en la ingeniería eléctrica. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5. 5. 5. 5. 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.9. 5.9. 5.9. 5.9. 5.0 5.0. 5.0. 5. Enlaces moleculares. Enlace iónico. Enlace covalente. Enlaces de Van der Waals. Enlace de hidrógeno. Enlaces sólidos. Teorías de bandas de sólidos. Teoría de electrones libres de metales. Conducción eléctrica en metales, aisladores y semiconductores. Metales. Aisladores. Semiconductores. Semiconductores con impurezas. Dispositivos semiconductores. La unión p-n. Transistores unión pnp y npn. El circuito integrado Estrategia didáctica:.0 C, C, C, C, 5C Realización de ejercicios, resolución de problemas y exposición de temas de investigación, en forma grupal o individual. El profesor expone y explica los conceptos, ejemplifica mediante ejercicios que él mismo resuelve y en los laboratorios se fortalecen los conceptos teóricos. Procedimiento de evaluación Ejercicios realizados en clases. Prácticas de laboratorio reportadas por escrito. Participaciones Examen de los contenidos de esta unidad. La evaluación de las prácticas de laboratorio representarán el 0% de la calificación definitiva. No se asignará una calificación aprobatoria sin que se haya realizado como mínimo el 80% de las prácticas programadas.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: 8 DE UNIDAD: VI NOMBRE: Superconductividad. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los fenómenos de la superconductividad en óxidos metálicos, previa comprensión de sus propiedades electromagnéticas básicas de los superconductores, para explicar el comportamiento de propiedades de los mismos. TEMA HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 6. Breve repaso histórico..5 C, C, C, C, 5C 6. Algunas propiedades de los superconductores tipo I. 6. Superconductores tipo II. 6. Otras propiedades de los superconductores. 6.5 Calor específico electrónico. 6.6 La teoría BCS. 6.7 Mediciones de la brecha de energía. 6.8 Tunelaje (efecto túnel de Josephson)..6.8. Efecto Josephson de cd..6.8. Efecto Josephson de ca. 6.9 Superconductividad de alta temperatura. 6.0 Aplicaciones. TERCER EXAMEN PARCIAL ORDINARIO Estrategia didáctica: El profesor expone y explica los conceptos, ejemplifica mediante ejercicios que él mismo resuelve y en los laboratorios se fortalecen los conceptos teóricos. Se auxilia del pizarrón y de acetatos. Posteriormente el alumno aplica el conocimiento en la realización de ejercicios, en la resolución de problemas y en la exposición de temas de investigación, en forma grupal o individual. Procedimiento de evaluación Ejercicios para realizarse en clase y en os laboratorios que deberán entregar los alumnos. Participación en actividades individuales y de equipo. Examen de los contenidos de esta unidad. La evaluación de las prácticas de laboratorio representarán el 0% de la calificación definitiva. No se asignará una calificación aprobatoria sin que se haya realizado como mínimo el 80% de las prácticas programadas.
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: 9 DE Práctica Nombre de la práctica Relación de U. Temáticas Horas Práctica. Lugar de realización Medida de la velocidad de luz.5 Interferómetro de Michelson-Morley.5 Efecto fotoeléctrico..5 Espectros Atómicos..5 5 Planck El quántum de acción del efecto fotoeléctrico (la separación de línea por defracción que Rejillas).5 6 Difracción en una abertura y el principio de incertidumbre de Heisenberg..5 7 Rayos X..5 8 Estructura fina y el espectro de un electrón..5 9 Experimento de Franck Hertz..5 0 Dispersión y rangos de resolución del prisma..5 Interferencia de luz..5 Anillos de Newton..5 Grabación y reconstrucción de hologramas. 5 Curvas características de una célula solar. 6.5 5 Amplificación de pequeñas señales por transistores 6.5 6 Construcción de un contador digital 6
ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: 0 DE PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN I y II, III y IV, V y VI. 70% EXAMEN ESCRITO + 0% EVALUACIÓN DE PRACTICAS DE LABORATORIO 70% EXAMEN ESCRITO + 0% EVALUACIÓN DE PRACTICAS DE LABORATORIO 70% EXAMEN ESCRITO + 0% EVALUACIÓN DE PRACTICAS DE LABORATORIO No se asignará al alumno una calificación definitiva aprobatoria del curso sin que haya realizado y reportado satisfactoriamente como mínimo el 80% de las prácticas programadas. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA X Robert Eisberg-Robert Resnick Física Cuántica Limusa 99, X Artur Beiser Perspectives of modern physsics" McGRAW-HILL 969, U.S.A X Marcelo Alonso-Edward J. Finn FÍSICA Vol. III Fundamentos Cuánticos y Estadísticos, Addison Wesley 97, México X J. P. McKelvey Física del Estado Sólido y de Semiconductores Edit. Limusa 976, 5 X Donald A. Neamen Semiconductor Physics and Devices IRWIN 99 6 X 7 X Acosta Virgilio Física Moderna
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ASIGNATURA: Física Moderna CLAVE: HOJA: DE. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica CARRERA: Ingeniería en Control y Automatización Ingeniería Eléctrica SEMESTRE: Tercero ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Física. ASIGNATURA: Mecánica Cuántica y Estadística ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura En Ingeniería o en Ciencias Físico Matemáticas. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno explicará y aplicará los conceptos básicos de física moderna no relativista y de la mecánica estadística, en el análisis de los modelos mecánicos cuánticos que se manejan en los dispositivos electrónicos de estado sólido, reforzando en cada caso las bases de una actitud critica, racional y científica.. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Mínimo Licenciatura en la rama Físico matemático o ingeniería. EXPERIENCIA PROFESIONAL De preferencia dos años en la enseñanza superior o diplomado en docencia en la enseñanza superior. Dos años dentro de su profesión (no indispensable). HABILIDADES Para el manejo de grupos. Para establecer climas favorables al aprendizaje. Para transferir el conocimiento teórico a la solución de problemas. Para motivar al estudio al razonamiento y a la investigación. De liderazgo ante el grupo. Para el manejo de: material didáctico, Equipo de laboratorio, Y de software. ACTITUDES Ejercicio de la crítica fundamentada. Respeto. Tolerancia. Compromiso con la docencia. Ética. Responsabilidad. Científica. Colaboración. Superación docente y profesional.. Motivadora de los valores humanos e institucionales.. Vocación al servicio. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ FIS. NUC. MIGUEL F. ROCHA BARAJAS. ING. GUILLERMO SANTILLAN GUEVARA DR. ALBERTO CORNEJO LIZARRALDE. PRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADÉMICO DIRECTOR DEL PLANTEL FECHA: Marzo del 00