UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Instituto de Física

Av. João Naves de Ávila, 2121 - Bairro Santa Mônica, Uberlândia-MG, CEP 38400-902
Telefone: (34) 3239 4181 -
  

Timbre

Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

Componente Curricular:

Física Moderna

Unidade Ofertante:

Instituto de Física

Código:

INFIS39017

Período/Série:

5

Turma:

G

Carga Horária:

Natureza:

Teórica:

60

Prática:

0

Total:

60

Obrigatória:

(x )

Optativa:

( )

Professor(A):

Augusto Miguel Alcalde Milla

Ano/Semestre:

2021/1

Observações:

 

 

EMENTA

A crise da física clássica em 1900. O experimento de Michelson-Morley. A covariância das leis físicas. A teoria da relatividade restrita. A eletrodinâmica relativística de Einstein. A evolução do modelo atômico clássico. A descoberta do elétron: os experimentos de Thompson e Millikan. A descoberta dos raios X. Difração de raios X. Estrutura nuclear e radioatividade. As origens da teoria quântica: a radiação de corpo negro e o quantum de energia de Planck. Fótons: o efeito fotoelétrico e o efeito Compton. O átomo de Bohr. Os novos elementos indivisíveis: Partículas elementares (opcional).

JUSTIFICATIVA

A disciplina é de caráter introdutório e deve permitir ao aluno iniciar o aprendizado em duas teorias importantes: a teoria da relatividade restrita e fundamentos de mecânica quântica. A disciplina aborda diversos aspectos históricos e metodológicos das principais ideias físicas desenvolvidas a partir de 1900

OBJETIVO

Objetivo Geral:

Apresentar os fundamentos da teoria quântica e da teoria especial da relatividade. Apresentar aplicações destas teorias e discutir alguns problemas atuais

Objetivos Específicos:

Compreender as causas da crise da velha teoria clássica durante a primeira década do século XX. Estudar os aspectos fundamentais da teoria da relatividade especial. Aprofundar no estudo do modelo atômico, as partículas fundamentais e da natureza da luz. Abordar aspectos relacionados com a construção da teoria quântica

PROGRAMA

Introdução à relatividade especial

Sistemas de referência.

Transformações de Galileu

Invariância da Lei de Newton

Invariância das equações do eletromagnetismo (opcional)

O experimento de Michelson e Morley

Postulados de Einstein

Transformações de Lorentz de coordenadas e velocidades

Transformação de campos eletromagnéticos (opcional)

Medida própria. Simultaneidade. Dilatação temporal e contração espacial.

Intervalo espaço- temporal

Efeito Doppler. Efeito Doppler transversal

Momento relativístico

Energia relativística

Equivalência (conversão) massa-energia. Energia de ligação

Massa invariante

Transformação de Lorentz da energia e momentum

Colisões. Decaimento. Produção de pares.

 

Modelos atômicos.

A descoberta do elétron. O experimento de Thomson e Millikan

Espectros de emissão atômicos

Formula empírica de Rydberg-Ritz. Series de Balmer, Paschen, Lyman

Modelo de átomo de Thomson

Modelo de átomo de Rutherford

Espalhamento de Rutherford

Seção de espalhamento. Comparação com os experimentos de Geiger Mardsen

Outros experimentos de Rutherford: primeira observação de uma transmutação nuclear. Descobrimento do próton (comentário histórico - opcional)

Átomo de Bohr

Postulados de Bohr

Átomo de hidrogênio de Bohr. Comparação com a fórmula de emissão de Rydberg-Ritz. Correção de massa reduzida.

Principio de correspondência.

Raios X. Apresentação fenomenológica baseada no átomo de Bohr

Experimento de Frank-Hertz.

 

Origens da Mecânica Quântica

Natureza de absorção. Radiação de corpo negro.

Teorias clássicas. Lei de Wien. Lei de Rayleigh Jeans

Formula de Planck. Dedução da lei de deslocamento de Wien e da lei de Stefan

Efeito fotoelétrico. Fótons de Einstein

Hipóteses de Einstein e explicação de efeito fotoelétrico

Efeito Compton

Raios X. Condição de Bragg

Propriedades ondulatórias das partículas

As hipóteses de de Broglie

Experimento de Davisson-Germer

Difração de elétrons e outras partículas

Ondas e Pacotes de onda

Partículas como pacotes de onda, interpretação de Broglie

Interpretação probabilística de Max Born

Propriedades da função de onda

O experimento de interferência de duas fendas. Discussão de Feynman

O principio de incerteza

Interpretação de Copenhagen

A equação de Schrödinger

Fluxo de probabilidade. Equação de continuidade

Soluções estacionárias

Problemas unidimensionais. Tunelamento.

Tópicos adicionais (Opcional)

Alguns tópicos de física nuclear

Alguns tópicos de física de partículas.

METODOLOGIA

Como a disciplina deverá ser desenvolvida em 16 semanas, a organização da disciplina deverá seguir a seguinte estrutura de atividades síncronas

A carga horária prevista para as atividades síncronas é de 64 horas/aula.

As atividades assíncronas têm como carga horaria prevista de 8 horas/aula e são definidas como

Em relação ao material bibliográfico, serão disponibilizados links a documentos de acesso livre tais como notas de aula e capítulos de livros. O docente devera compartilhar material de suporte de autoria própria ou de outras instituições acadêmicas para complementar o suporte bibliográfico.

AVALIAÇÃO

A avaliação será realizada unicamente através de provas escritas. As listas de exercícios não fazem parte da avaliação, sua execução é voluntária. Não será solicitada a apresentação de listas, no entanto os problemas serão discutidos nas reuniões síncronas. Não serão aplicadas provas substitutivas. Assim a avaliação se efetuara seguindo os critérios

As provas serão aplicadas de acordo com o planejamento acima e terão uma duração de 2 horas/aula. As provas serão postadas na plataforma Moodle e sua entrega será realizada pela mesma plataforma, dentro do horário previsto. Caso imprevisto, o procedimento de envio e recepção de provas será realizado através de e-mail.  

BIBLIOGRAFIA

Básica

Augusto Alcalde. Notas de aula, Física Moderna (a serem progressivamente postadas no endereço https://sites.google.com/site/augustoalcalde/teaching).

Tipler P. A. e Llewellyn R. A, Física Moderna. LTC, 2010

Caruso F., Oguri V., Física Moderna. Origens clássicas e fundamentos quânticos. RJ: Editora Campus, 2006.

Eisberg R., Resnick R., Física Quântica. RJ: Ed. Campus, 1979.

Complementar

Ashby N., Miller S.C., Principles of Modern Physics, São Francisco: Holden-Day. Inc., 1970.

Thornton S. T., Rex A. Modern Physics for Scientists and Enginners, Editora Brooks Cole, 2006.

Robert Eisberg, Fundamentos de Física Moderna, Editora John Wiley & Sons, 1979.

Alonso M., Finn E. J., Fundamental University Physics, vol III Quantum and Statistical Physics. Addison Wesley (1980)

Serway R. A., Moses C. J., Moyer C. A., Modern Physics, Editora Brooks Cole, 2004

.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

 

logotipo

Documento assinado eletronicamente por Augusto Miguel Alcalde Milla, Professor(a) do Magistério Superior, em 28/10/2021, às 15:27, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.
QRCode Assinatura

A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 3135639 e o código CRC F247945E.

Referência: Processo nº 23117.068691/2021-70 SEI nº 3135639