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Plano de ensino de MEF002 - 2003/2
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE FÍSICA
MESTRADO PROFISSIONALIZANTE EM ENSINO DE FÍSICA
MEF002 - Tópicos de Física Moderna e Contemporânea I
Carga horária: 04 h/sem.
Créditos: 04
Semestre: 2003/02
Professores: Fernanda Ostermann e Trieste F. Ricci
Súmula da Disciplina:
As origens da Mecânica Quântica. Fundamentos de Física Atômica. Mecânica Ondulatória.
Noções de Física Nuclear. Noções de Estado Sólido.
Objetivos:
Abordar aspectos conceituais e formais da Mecânica Quântica, bem como algumas de suas
aplicações.
Programa:
I. MÓDULO CONCEITUAL: Objetos quânticos e clássicos; observáveis; preparação de estados;
interpretação estatística da mecânica quântica; princípio da incerteza; interferência na ótica
ondulatória; efeito fotoelétrico e efeito Compton; fótons e elétrons; interferência de fótons e de
elétrons; auto-estados e superposição de estados; experimentos de pensamento; teoria da
medida; princípio da incerteza; férmions e bósons; princípio da exclusão.
II. MÓDULO FORMAL: A gênese da Mecânica Ondulatória; a equação de onda de Schrödinger;
operadores diferenciais; autovalores e auto-estados; estados ligados e não-ligados e normalização
da função de onda; valores esperados de observáveis; resolução da equação de onda para alguns
potenciais unidimensionais estacionários; o problema de auto valores de Schrödinger; efeito túnel
e penetração de barreiras; princípio da incerteza e observáveis compatíveis e incompatíveis; spin;
partículas idênticas; férmions e bósons; princípio da exclusão.
III. MÓDULO DE APLICAÇÕES:
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20/8/2003
Plano de ensino de MEF002 - 2003/2
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(1) Fundamentos de Física Atômica e Molecular: modelos atômicos quânticos; transições atômicas
e espectroscopia; modelos de moléculas; orbitais atômicos e moleculares; espectros atômicos; o
laser.
(2) Efeito Túnel: microscópio eletrônico de varredura.
(3) Fundamentos de Física Nuclear: modelos nucleares; reações nucleares; radioatividade e
decaimento; transmutação dos elementos e elementos transurânicos; datação baseada no
carbono-14 e no urânio; fissão e fusão nucleares; reatores nucleares; raios X.
(4) Fundamentos de Estado Sólido: sólidos cristalinos e amorfos; teoria de bandas; metais, nãometais e semicondutores; dopagem de semicondutores; dispositivos eletr ônicos semicondutores.
(5) Supercondutividade.
(6) O interferômetro Mach-Zehnder e o experimento da fenda dupla com partículas massivas.
(7) O spin do elétron, o princípio da exclusão de Pauli e a Tabela Periódica dos elementos.
Procedimentos didáticos:
As aulas serão de caráter teórico. A abordagem se fará em aulas expositivas, com a
utilização de programas computacionais de simulação e JavaApplets. Resolução de
problemas. Leituras e discussões de textos. Apresentação de seminários.
Instrumentos de Avaliação:
A avaliação será baseada em: presença e participação nas aulas presenciais; desempenho
em atividades propostas; resolução de listas de problemas; desempenho em provas e em
seminários individuais realizados em sala de aula. Serão realizadas duas provas escritas,
uma ao final do módulo conceitual e outra ao final do módulo formal, sendo exigido conceito
mínimo C em todas as provas, com direito à recuperação de cada uma delas. A avaliação do
módulo de aplicação será feita com base no seminário apresentado. Dado o caráter da
avaliação neste módulo, não haverá recuperação.
Bibliografia Básica:
ALONSO, M.; FINN, E. J. Física. Harlow: Addison-Wesley, 1992.
BEISER, A. Concepts of modern physics. New York: McGraw -Hill, 1994.
EISBERG, R.; RESNICK, R. Física quântica. Rio de Janeiro: Campus, 1979.
HALLIDAY, D; Resnick, R., Walker, J. Fundamentos de Física. Ótica e Física Moderna. Rio de
Janeiro: LTC, 1995.
MESSIAH, A. Quantum Mechanics. N. York: North-Holland Publishing Company-Amsterdam, 1976.
NUSSENZVEIG, H. M. Curso de física básica. São Paulo: Edgard Blücher, 1998. v. 4 Ótica,
relatividade e física quântica.
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Bibliografia de Consulta:
ADAMS, S. Quantum Bombing Reality. Physics Education, vol. 33, no. 6, 378 -385, novembro,
1998.
DUGAS, R. A History of Mechanics. N. York: Dobver Publishing Inc., 1955.
FISCHLER, H., LICHTFELDT, M. Modern physics and students’ conceptions
International Journal of Science Education, London, v. 14, n. 2, p. 181 -190, Apr./June 1992.
GILMORE, R. Alice no país do quantum. Rio de Janeiro, Jorge Zahar Editor, 1998.
GRECA, I. M., MOREIRA, M. A., HERSCOVITZ, V. E. Uma proposta para o ensino de mec ânica
quântica. Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 33, no. 4, 444-457, Dezembro, 2001.
HEWITT, P. G. Conceptual Physics. Addison Wesley, 2002.
JAUCH, J. M. São os quanta reais? São Paulo: Nova Stella, 1986.
MÜLLER, R. e WIESNER, H. Teaching quantum mechanics on an introductory level. American
Journal of Physics, vol. 70, no. 3, 200-209, março, 2002.
OSTERMANN, F.; FERREIRA, L. M.; CAVALCANTI, C. J. H. Supercondutividade: uma proposta de
inserção no ensino médio. Porto Alegre: Instituto de Física, 1998. (Textos de apoio ao professor
de física, 8)
PESSOA JR, O. O problema da medição em mecânica quântica: um exame atualizado. Caderno de
História e Filosofia da Ciência, série 3, vol. 2, no. 2, 177-217, l.-dez., 1992
PESSOA JR, O. Interferometria, interpretação e intuição: uma introdução conceitual à física
quântica. Revista Brasileira de Ensina de Física, vol. 19, no. 1, 27-48 março 1997.
RIVAL, M. Os grandes experimentos científicos. Rio de janeiro: Jorge Zahar Editor, 1997.
SHAMOS, M. H. (editor) Great Experiments in Physics. N. York: Dover Publishing Inc., 1959.
TREIMAN, S. The Odd Quantum. Princeton University Press, 1999.
VALADARES, E. C., MOREIRA, A. M. Ensinando física moderna no segundo grau: efeito fotoelétrico,
laser e emissão de corpo negro. Caderno Catarinense de Ensino de F ísica, Florianópolis, v. 15, n.
2, p. 121-135, ago. 1998.
WHEELER, J. A. Geons, Black Holes and Quantum Foam. N. York: W. W. Norton&Company, 1998.
WICK, D. The Infamous Boundary. N. York, Springer -Verlag, 1995.
julho de 2003
Instituto de Física
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
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