INFORMACIÓN GENERAL

CNF-373 FISICA MODERNA I

INFORMACIÓN BÁSICA

CNF-373 FÍSICA MODERNA I 3 U.V.

Sección B Edificio 5

Habrá clases de teoría jueves de 3:00 a.m. a 5:55 p.m. (Aula 202) y viernes de 4:00 a 4:55 p.m. (Aula 305). La asistencia y puntualidad es obligatoria. Habrá sesiones de trabajo utilizando tecnología de información y comunicación (TIC) en horarios y locales previamente indicados (posiblemente en la Videoteca de Ciencias Naturales).

Profesor de la asignatura: Dr. Armando Euceda aeupnfm@yahoo.com

Dirección: Departamento de Ciencias Naturales; Cubículo No. 4;

Teléfono de la Oficina 232-8037 Ext. 152 ó 198 (puede dejar cualquier mensaje con la Secretaria del Departamento de Ciencias Naturales);

Hora de consultas: Previa cita puede hacer consultas en las horas de oficina.

Requisitos: CNC - 323 Física General III y MAB-320 Ecuaciones Diferenciales.

Propósito de la asignatura: CNC-373 Física Moderna I, es el primero de una secuencia de dos cursos de nivel intermedio para estudiantes cuya orientación docente incluye la física. En el curso se utiliza el cálculo diferencial e integral para estudiar la introducción al formalismo físico matemático de las ideas principales de la física moderna. Mucha de su actividad se centra en desarrollar en el estudiante la intuición física y la habilidad para plantear, modelar y resolver problemas. Esta actividad académica se enriquece didácticamente con el trabajo de simulación computacional que se desarrolla como parte de la asignatura.

Objetivos de aprendizaje:

1. Interpretar la necesidad de la creación de una nueva teoría en la física.

2. Analizar los experimentos clásicos en que se basa la física moderna.

3. Comprender los conceptos básicos de la teoría especial de la relatividad: conceptos de tiempo y espacio, cinemática y dinámica relativista.

4. Comprender los conceptos y fundamentos de la física cuántica: la dualidad ondulatoria y corpuscular, los modelos atómicos, la ecuación de Schrödinger y el principio de exclusión.

5. Resolver problemas clásicos de la física moderna utilizando las herramientas matemáticas necesarias en este nivel de estudios universitarios.

Contenidos: Se estudian los siguientes temas:

1. RELATIVIDAD ESPECIAL:

i. Cinemática relativista: Postulados de la relatividad especial de Einstein; transformadas de Lorentz; consecuencias de la teoría (contracción de la longitud, dilatación de los intervalos temporales).

ii. Dinámica relativista: momentum, energía; equivalencia entre masa y energía.

2. PARTÍCULAS Y ONDAS (TEORÍA CUÁNTICA DE LA LUZ):

i. introducción a la física cuántica: radiación de cuerpo negro; cuantización de la luz y efecto fotoeléctrico; efecto Compton y rayos X;

ii. producción de pares.

3. NATURALEZA CORPUSCULAR DE LA LUZ (MODELOS ATÓMICOS):

i. Experimento de Millikan;

ii. Experimento de Rutherford;

iii. Modelo atómico de Bohr;

iv. Experimento de Franck-Hertz.

4. ONDAS DE MATERIA:

i. Ondas piloto de De Broglie;

ii. Experimento de Davisson-Germer;

iii. Principio de Incertidumbre de Heisenberg;

iv. Dualidad onda-partícula: El experimento de la doble rendija;

v. espectros atómicos; producción de rayos X; producción de pares; propiedades ondulatorias de las partículas.

5. MECANICA CUÁNTICA EN UNA DIMENSIÓN. LA ECUACIÓN DE SCHRODINGER Y SUS APLICACIONES:

i. Ecuación de Schrodinger;

ii. Interpretación de Born;

iii. Aplicaciones de la ecuación de Schrodinger: partícula libre; partícula en una caja; pozo cuadrado finito; oscilador armónico cuántico.

iv. Fenómeno de tunelaje: barrera cuadrada; reflexión y transmisión en una barrera; el microscopio de tunelaje por barrido.

Metodología y actividades: Durante el desarrollo del curso se harán exposiciones magistrales, lecturas del libro de texto, resolución de problemas (en clase y como parte de las tareas), trabajos en grupos colaborativos, presentaciones y tareas utilizando las NTIC en el laboratorio y experimentos de cátedra.

Al inicio de cada Unidad de la asignatura el profesor le entregará un Cuadro de Planificación de la Unidad.

Libro de texto: En la librería de la UPNFM puede obtener el texto siguiente:

Raymond A. Serway, C. J. (2006). Física Moderna (3ra ed.). (H. Villagómez, Trad.) México, D. F., México: Thompson.

Libros de referencia:

1. Feynman, R., Leigton, R. B., & Sands, M. (1964). Conferencias de Feynman. Volumen III. (Addison-Wesley, Ed.) Palo Alto, California, Estados Unidos: M. Addison-Wesley.

2. Knight, R. D. (2008). Physics for Scientist and Engineers. With Modern Physics. A Strategic Approach. (2 ed.). San Francisco, California, Estados Unidos: Pearson.

Materiales y equipo: Una calculadora científica y una regla de 30 centímetros. Es recomendable tener acceso a una computadora con conexión a Internet.

Criterios de evaluación:

La evaluación será continua en función de las necesidades de aprendizaje de los estudiantes. Las tareas, investigaciones y actividades prácticas (incluyendo el uso de las nuevas tecnologías de información, TIC) tendrán un valor acumulativo de 60 % del valor de la asignatura. Habrá tres exámenes en clase con un valor de 40% de la nota final del curso.

SISTEMA DE EVALUACION: Para calcular la calificación final del estudiante se tomará en cuenta los 3 exámenes parciales (40 puntos) y la calificación de las tareas y trabajos prácticos (60 puntos).

CALIFICACION FINAL = 40 % de exámenes parciales + 60 % del promedio de Tareas y trabajos prácticos

NORMAS ADMINISTRATIVAS DEL CURSO:

· La asistencia al curso es obligatoria.

· En caso de requerirse el examen de recuperación, éste podrá hacerse únicamente sobre los 40 puntos correspondientes a los exámenes parciales e incluirá el material estudiado durante todo el semestre. El resultado de este examen de recuperación se sumará al 60 % de puntos acumulados en la parte práctica.

· Una vez concertadas, ninguna de las fechas establecidas en el calendario podrá ser cambiada, excepto por motivos extremos de fuerza mayor.

· Cualquier situación imprevista o irregularidad que se presente en la clase debe ser reportada, discutida y resuelta de inmediato con el profesor de la asignatura y, de ser necesario, debe informarse a la Jefa del Departamento de Ciencias Naturales.

ESTUDIANTES CON NECESIDADES ESPECIALES: Por favor informe a su profesor si usted necesita asistencia o algún acondicionamiento especial debido a algún tipo de discapacidad (No se sorprenda por esta solicitud ya que son muchas las personas que tienen discapacidad auditiva, visual, motora, etc. y en muchos casos no están conscientes de ello).

Buena suerte y éxitos académicos