Física cuántica y relativista

R. E. ALONSO; MARIANO CREUS; EMILIANO MUÑOZ; CINTIA PERRONE; MYRIAN TEBALDI; MARCELO TRIVI; ALEJANDRO VELEZ ZEA

Edulp

Lugar: La Plata; Año: 2022 p. 299

978-1-873671-00-9

Este libro incluye los contenidos de la asignatura “Física III” correspondiente al plan de estudiodel año 2018 que cursan los alumnos de las carreras de Ingeniería Electrónica,Telecomunicaciones, Electricista, Química y Materiales de Facultad de Ingeniería de laUniversidad Nacional de La Plata. Tales contenidos abarcan los tópicos de Física Cuántica y dela Teoría Especial de la Relatividad.En el capítulo 1 se desarrollará de manera introductoria la Teoría Especial de la Relatividad. Sedescribirá el experimento de Michelson y Morley, el cual refutó la teoría del éter. Se enunciaránlos postulados de la Teoría Especial de la Relatividad. Se definirán las Transformaciones deLorentz. Se desarrollarán las consecuencias físicas estos enunciados.En los capítulos 2, 3 y 4 se desarrollarán los tópicos que evidenciaron experimentalmente lanecesidad de una nueva teoría física. Estos tópicos son: Radiación de Cuerpo Negro, EfectoFotoeléctrico y Efecto Compton.En el capítulo 5 se describirán fenomenológicamente y de manera cronológica, los modelosatómicos anteriores al desarrollo formal de la Física Cuántica (modelo atómico de Thomson.Modelo atómico de Rutherford y modelo atómico de Bohr)En el capítulo 6 se describirán el Postulado de Louis de Broglie y el Principio de Incerteza deHeisenberg mostrando que la naturaleza de estos conceptos no tiene asidero en la FísicaClásica. Se relacionarán estos conceptos con el nacimiento de una nueva teoría, la Teoría deSchrödinger de la Física Cuántica que será analizada en el capítulo 7.En el capítulo 7 se introducirá al alumno en este nuevo marco conceptual de la física a partir delPostulado de Born de la densidad de probabilidad. Se darán argumentos físicos para comprenderque la solución de la ecuación de Schrödinger de un sistema físico unidimensional contiene lainformación física necesaria para describir a tal sistema. Y se ejemplificará con el caso de unapartícula cuántica en diversos potenciales de una dimensión espacial.En el capítulo 8 se resolverá el caso real de tres dimensiones del electrón en el átomo deHidrógeno. Se mostrará como se resuelve matemáticamente el problema. Y a partir de estasolución, se definirán los observables físicos de interés y su relación con los números cuánticosdel electrón en el átomo de Hidrógeno, obtenidos de la solución del problema. Luego sedescribirá como se completa la Tabla Periódica de los Elementos a medida que aumenta elnúmero atómico Z.En el capítulo 9 se desarrollará la física relacionada con el hecho de tener partículas que nopueden distinguirse entre sí. En este nuevo marco conceptual, matemáticamente es necesariodefinir nuevas funciones que hagan indistinguibles las partículas idénticas (función de ondasimétrica y antisimétrica). Se describirá que tipo de partícula describe cada función de onda.Luego se desarrollará el comportamiento estadístico de sistemas físicos con muchas partículasidénticas indistinguibles. Se analizarán el caso de partículas descriptas por funciones de ondaantisimétricas (fermiones) y el caso de partículas idénticas descriptas por funciones de ondasimétricas (bosones). Se comparará los resultados obtenidos con el caso de partículasdistinguibles.Finalmente, en el capítulo 10 se analizará desde un punto de vista fenomenológico la formaciónde una red cristalina en función del enlace atómico entre los átomos de la red. Se describirán losdiferentes tipos de enlaces atómicos y su relación con las características físicas del sistema. Yse desarrollarán las diferentes estructuras de bandas de energía según el tipo de material sólidoen cuestión.