DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

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Ano letivo: 2014-2015
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
16pt


Objectivos formativos
Competências específicas principais:

A - Cultura geral em Física
Esta disciplina é de formação básica, o aluno deve adquirir os conceitos fundamentais de Mecânica Quântica, as suas principais ferramentas e saber aplicar esses conhecimentos em exemplos práticos.
A - Compreensão teórica dos fenómenos físicos
Sendo uma disciplina com conceitos novos, por vezes contrários às intuições clássicas, deve dedicar-se uma atenção especial a promover a compreensão desses conceitos.


B - Capacidade para resolver problemas


Competências específicas secundárias:
A, B - Competências matemáticas para resolver problemas

E - Capacidade para aprender
E - Capacidade para procurar e utilizar bibliografia
Programa genérico mínimo
1 Introdução
As limitações da Física Clássica e as origens da Mecânica Quântica; revisão de conceitos básicos de Mecânica Clássica Moderna; apresentação preliminar de alguns conceitos chave da Mecânica Quântica.

2. A função de onda

Apresentação da equação de Schrödinger; a função de onda e sua interpretação; normalização e conservação da norma; pacotes de ondas; valor expectável de um observável; os observáveis posição e quantidade de movimento e suas relações de comutação; apresentação preliminar da relação de incerteza posição-momento linear.

3.A equação de Schrödinger em problemas unidimensionais

Resolução genérica da equação de Schrödinger; estados estacionários e não estacionários e suas propriedades; o princípio de sobreposição de estados. Resolução da equação de Schrödinger independente do tempo em diversos casos: o poço de potencial quadrado, problemas de tunelamento, partícula livre, o oscilador harmónico.

4.O formalismo matemático da Mecânica Quântica
Os operadores em Mecânica Quântica; propriedades dos operadores hermiticos; espaços de funções, espaços de Hilbert, o espaço de Hilbert físico. Produto das incertezas de observáveis não comutantes; reanálise das relações de incerteza; o caso particular da relação de incerteza tempo-energia - sua interpretação. Introdução à notação de Dirac.

5.Momento angular
O momento angular orbital; valores próprios e vectores próprios de L2 e L z; quantificação do momento angular; introdução ao conceito de spin; os operadores J 2 , J z, , J +, ,e J -. propriedades e utilidade; formalismo do spin; adição do momento angular.

6.Partículas em potenciais tridimensionais
O gás de partículas livres A equação de Schrödinger em coordenadas esféricas; a equação radial e a equação angular; discussão das soluções para o poço de potencial esférico, e para o átomo de hidrogénio; quantificação da energia.


8 . Teoria de perturbações.
Teoria de perturbações independentes do tempo para estados não degenerados; correcções de primeira e de segunda ordem à energia e correcções de primeira ordem à função de onda. Teoria de perturbações dependentes do tempo: probabilidade de transição em primeira ordem. transição pra um contínuo de estados; regra de Ouro de Fermi.
Pré-requisitos
Física Geral, Fundamentos de Física Moderna, Mecânica Clássica I.
Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;
. Conhecimento de uma língua estrangeira;
. Competência em raciocínio crítico;
. Competência em aprendizagem autónoma;
. Uso da internet como meio de comunicação e fonte de informação;
. Competência em trabalho em equipas interdisciplinares;
. Competência para comunicar com pessoas que não são especialistas na área;
. Adaptabilidade a novas situações;
. Competência em aplicar na prática os conhecimentos teóricos;
(por ordem decrescente de importância)
Horas lectivas semestrais
aulas teóricas45
aulas teórico-práticas30
total horas lectivas75

Método de avaliação
Resolução de problemas20 %
Mini testes10 %
Exame70 %

Bibliografia de referência
Capri, A. Z., Nonrelativistic Quantum Mechanics, Benjamin/Cummings Publishing Company, 1985.
Cohen-Tannoudgi, C., Diu, B. e Laloë, F., Mécanique Quantique, Herman, Paris, 1973.
Griffiths, D., Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall Inc., London, 1994.
Singh, J. Quantum Mechanics, Jonh Willey & Sons, New York, 1996.
Método de ensino
- Esta é uma disciplina chave, não apenas pela matéria em si, mas também pela utilidade que tem para disciplinas de semestres posteriores; por outro lado, envolve conceitos novos, e parte da matéria uma certa capacidade de abstração. Por conseguinte , as aulas teóricas, para além da exposição rigorosa dos conceitos, devem ter uma componente interactiva e com muitas ilustrações a partir de exemplos.
- Convém que não haja uma distinção muito rigida entre as aulas teóricas e teórico-práticas, fazendo-se constantemente a ponte entre a matéria teórica e as suas aplicações.
- A utilização do power-point e de simulações computacionais pode tornar mais viva a matéria.
- A resolução de problemas em casa, a corrigir pelo professor, e de minitestes nas aulas, irá ajudar o aluno a acompanhar melhor o curso, a auto-avaliar a sua aprendizagem, para além de contribuir para a avaliação final.
Recursos específicos utilizados
Datashow, computador, retroprojector e ecrã