El curso de Física Cuántica de 3º te sumerge en los misterios de la física a nivel subatómico, explorando conceptos como la dualidad onda-partícula, el principio de incertidumbre, y la ecuación de Schrödinger. Es una asignatura clave para entender los fenómenos que desafían las leyes de la física clásica y abrir la puerta a las aplicaciones más avanzadas de la ciencia moderna.
La asignatura se divide en 18 cuantos de información que incluye todos los apartados del siguiente Índice de Contenidos
Quanta
Quantum 1: Las Leyes de la Radiación
Teoría clásica de la radiación de un cuerpo negro.
Leyes de Stefan y Wien.
Teoría de Rayleigh y Jeans.
Teoría de Planck.
La radiación cósmica de fondo de microondas.
Quantum 2: La Dualidad Onda-Corpúsculo I
Efecto fotoeléctrico.
Efecto Compton.
Hipótesis de De Broglie.
Laboratorio: Explicación del experimento del efecto fotoeléctrico.
Quantum 3: La Dualidad Onda-Corpúsculo II
Construcción de las ondas de materia: velocidad de onda y velocidad de grupo.
Difracción de electrones: experimentos de Davisson y Germer, y Thomson.
Laboratorio: Demostración de la dualidad onda-partícula a través de experimentos de laboratorio.
Paquetes de onda y ecuación de Schrödinger.
Principio de superposición.
Quantum 4: El Principio de Indeterminación
Relaciones de indeterminación de Heisenberg: consecuencias y aplicaciones.
El experimento de la doble rendija.
Principio de Complementariedad.
Quantum 5: La Interpretación de las Ondas de Materia
Probabilidad de presencia.
Valores medios y esperados.
Corriente de probabilidad.
Quantum 6: Laboratorio: Simulación de Física Cuántica con Ordenador
Explicación de cómo se simulan fenómenos cuánticos en ordenador.
Ejemplos prácticos y aplicaciones.
Quantum 7: Formalismo Matemático de la Mecánica Cuántica I
Operadores en Mecánica Cuántica.
Notación de Dirac.
Los postulados básicos de la Mecánica Cuántica.
Quantum 8: Formalismo Matemático de la Mecánica Cuántica II
Observabilidad simultánea y relaciones de conmutación.
Evolución de los valores medios: Teorema de Ehrenfest.
Constantes de movimiento y leyes de conservación.
Quantum 9: Soluciones de la Ecuación de Schrödinger I
Potencial cero: la partícula libre.
Pozo cuadrado de profundidad infinita.
Normalización de la función de onda.
Propiedades generales de las funciones de onda.
Dependencia temporal de la función de onda.
Laboratorio: Explicación del experimento de espectroscopía de emisión.
LAboratorio: Análisis de la Serie de Balmer en el hidrógeno.
Quantum 10: Soluciones de la Ecuación de Schrödinger II
El escalón de potencial.
La barrera de potencial: penetración de barrera.
Aproximación WKB.
Aplicaciones: desintegración alfa, fusión nuclear y emisión termoiónica.
Quantum 11: Soluciones de la Ecuación de Schrödinger III
Pozo cuadrado de profundidad finita: estados ligados.
Energía del punto cero.
Paridad de las autofunciones.
Laboratorio: Explicación del experimento de Franck-Hertz.
Laboratorio: Cuantización de los niveles atómicos.
Quantum 12: El Oscilador Armónico Cuántico
Introducción a la segunda cuantificación.
Solución del oscilador armónico cuántico.
Autofunciones.
Aplicación: estados vibracionales de moléculas diatómicas.
Quantum 13: Ecuación de Schrödinger en Tres Dimensiones
El pozo cuadrado en tres dimensiones.
Potenciales con simetría esférica en tres dimensiones.
El momento angular.
Laboratorio: Cuantización de los Niveles Nucleares
Explicación de la espectroscopía de transiciones gamma.
Cuantización de los niveles nucleares.
Quantum 14: El Electrón en un Campo Central
Ecuación de Schrödinger para el átomo de hidrógeno.
Autovalores y autofunciones.
Densidades electrónicas de probabilidad tridimensionales.
Laboratorio: Dispersión de Rutherford Elemental
Laboratorio: Visita al CNA y Experimento Detallado de Dispersión Rutherford
Quantum 15: El Espín (I)
Momento dipolar magnético de un electrón en una órbita.
Precesión y orientación en un campo magnético.
Espín y momento magnético del electrón.
Quantum 16: El Espín (II)
Experimento de Stern-Gerlach.
Operadores de espín.
Descripción de la precesión por valores esperados.
Laboratorio: Espectroscopía de Rayos X
Laboratorio: Visita al CITIUS y Experimento con un Microscopio de Efecto Túnel
Quantum 17: Composición de Momentos Angulares
El momento angular total.
Coeficientes de Clebsch-Gordan.
Aplicación: la fuerza nuclear.
Quantum 18: Partículas Idénticas
El Principio de Exclusión de Pauli.
Las fuerzas de intercambio.
El determinante de Slater.