DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Física Moderna - mnrF+mnrBF+mnrCE

Ano letivo: 2019-2020
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
1003134126pt


Objectivos formativos
Cultura geral aprofundada em Física na área da física moderna.
Capacidade para procurar e utilizar bibliografia, organizando um conjunto consistente de informações relativas à área referida.
Aquisição da capacidade para resolver problemas, nomeadamente fazer estimativas e desenvolver sensibilidade a ordens de grandeza.
Aumento da cultura geral em Física, realçando o contributo da física moderna para a interpretação dos fenómenos físicos e os caminhos abertos para as inúmeras aplicações tecnológicas presentes nas sociedades modernas.
Programa genérico mínimo
1 As origens da Física Moderna: As limitações da Física Clássica; as descobertas no virar do século XIX; o nascimento da Mecânica Quântica e da Teoria da Relatividade.
2 A Teoria da Relatividade Restrita: Os antecedentes e as bases da Relatividade Restrita. A experiência de Michelson e Morley. Postulados da Relatividade Restrita. Transformações de Lorentz; dilatação dos intervalos de tempo e contracção dos comprimentos. Noção de invariante ou escalar de Lorentz. Lei de transformação das velocidades.
Dinâmica relativista: energia e momento linear de partículas relativistas; relação entre massa e energia. Efeito Doppler.
3 A Teoria da Relatividade Geral: O Princípio de equivalência: discussão com base em
exemplos. Desvio gravitacional para o vermelho. Referência a diversas observações experimentais previstas pela Relatividade Geral.
4 As origens da Teoria Quântica: Uma nova perspectiva sobre a natureza da luz: radiação do corpo negro, efeito fotoeléctrico, efeito de Compton. Os raios X. Uma nova visão da estrutura da matéria: espectros atómicos, partículas constituintes dos átomos e primeiros modelos atómicos. O funcionamento dos lasers. Comportamento ondulatório das partículas: hipótese de De Broglie e experiências de Davisson e Germer e de Thomson.
5 Estrutura Nuclear: Caracterização dos núcleos: as experiências de Rutherford e de Chadwick; estabilidade nuclear; energia de ligação; modelo da gota líquida e fórmula
semi-empírica da massa. Breve referência a outros modelos para descrever as propriedades dos núcleos.
6 Transformações nucleares: Emissão alfa, beta e gama; reacções de fissão nuclear e de fusão nuclear; secções eficazes. Radiações ionizantes. Aplicações.
7 Introdução à Física de Partículas e à Astrofísica: As interacções fundamentais; classificação das partículas em hadrões e leptões: a hipótese dos quarks; o modelo padrão da Física de Partículas. Vida e evolução das estrelas. Origem e futuro do Universo.
Pré-requisitos
Física Geral I, Física Geral II
Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;
. Competência em comunicação oral e escrita;
. Competência em raciocínio crítico;
. Preocupação com a qualidade;
. Competência em autocrítica e auto-avaliação;
. Competência em organização e planificação;
. Competência em trabalho em grupo;
. Competência em trabalho em equipas interdisciplinares;
. Competência para comunicar com pessoas que não são especialistas na área;
. 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 %
Exame80 %

Bibliografia de referência
Quantum physics of atoms, molecules, solids, nuclei and particles, R. Eisberg, and R. Resnick, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1985.

Concepts of Modern Physics, A. Beiser, Fifth Ed., McGraw-Hill, Inc., 1995.

Elementary Modern Physics, Paul Tipler, 1992.

Modern Physics, K. S. Krane, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1996.

Tópicos de Física Moderna (apontamentos), M. C. Ruivo, Departamento de Física, FCTUC, Coimbra, 2002.

Introdução à Física Nuclear e de Partículas (apontamentos), L. P. Brito, Departamento de Física FCTUC, Coimbra, 2003.

Método de ensino
--- Aulas de apresentação dos conceitos fundamentais, com reflexão sobre os limites das teorias/modelos na ciência, sobre as dificuldades de implementar ideias novas e sobre o papel desempenhado pelo trabalho experimental.
--- Aulas de discussão /resolução de problemas onde se procure ligar os conceitos abordados a situações práticas, ordens de grandeza, estimativas sobre as grandezas físicas relevantes no âmbito da física moderna.
--- Apoio ao trabalho individual dos estudantes no sentido de estes desenvolverem trabalho de recolha de informação, análise dessa informação e elaboração dos seus próprios apontamentos sobre os temas da disciplina.

Recursos específicos utilizados