Plano de ensino de MEF002 - 2003/2 Página 1 de 3 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: http://www.if.ufrgs.br/mpef/planos/mef002_032.html 20/8/2003 Plano de ensino de MEF002 - 2003/2 Página 2 de 3 (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. http://www.if.ufrgs.br/mpef/planos/mef002_032.html 20/8/2003 Plano de ensino de MEF002 - 2003/2 Página 3 de 3 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 http://www.if.ufrgs.br/mpef/planos/mef002_032.html 20/8/2003