Pla docent de l'assignatura

 

 
Català English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Física Quàntica

Codi de l'assignatura: 360579

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Miquel Montero Torralbo

Departament: Departament de Física de la Matèria Condensada

Crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

60
 

-  Teoria

Presencial i no presencial

  

45
 

(S’hi inclouen les hores destinades a les activitats d’avaluació presencials.)
 

-  Teoricopràctica

Presencial i no presencial

  

15
 

(Sessions de resolució de problemes amb participació de l’alumnat.)

Treball tutelat/dirigit

40

(Resolució dels problemes proposats i activitats d’avaluació no presencials.)

Aprenentatge autònom

50

(S’hi inclouen les hores destinades a la preparació de les activitats d’avaluació.)

 

 

Recomanacions

 

Coneixement de les propietats generals de les equacions diferencials en derivades parcials.
Solvència en la resolució d’equacions diferencials de primer ordre i lineals de segon.
Domini de la variable complexa i nocions de la transformació de Fourier.
Perícia en l’aplicació de la teoria de la probabilitat i familiaritat amb els espais vectorials.

Es recomana haver superat les assignatures següents:

  • Equacions Diferencials i Càlcul Vectorial (360571)
  • Mètodes Matemàtics per a la Física I (360577)
  • Mètodes Matemàtics per a la Física II (360578)


Altres recomanacions

Coneixements amplis de física bàsica: electromagnetisme, ones, mecànica i dinàmica newtoniana.

També és molt recomanable haver superat les assignatures següents:

  • Fonaments de Mecànica (360563)
  • Fonaments d’Ones, Fluids i Termodinàmica (360564)
  • Fonaments d’Electromagnetisme i Òptica (360565)

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Aprenentatge autònom.
   -

Cultura general en física: estar familiaritzat amb els camps més importants de la física.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

• Conèixer els efectes quàntics que apareixen en observar el món microscòpic.

 

• Conèixer la insuficiència de l’enfocament clàssic i la necessitat d’una nova mecànica.

 

• Familiaritzar-se amb les dificultats conceptuals que planteja aquesta nova mecànica.

 

Referits a habilitats, destreses

• Dominar les tècniques associades amb la mecànica ondulatòria, que es fan servir per introduir els conceptes, les lleis fonamentals i la fenomenologia més característiques de la física quàntica.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Orígens de la teoria quàntica

1.1. L’efecte fotoelèctric

1.2. La constant de Planck: límit de validesa de la física clàssica

1.3. Fotons: teoria d’Einstein per l’efecte fotoelèctric

1.4. Quantitat de moviment del fotó: efecte Compton

1.5. Espectres atòmics

1.6. Model de Bohr

2. La funció d’ona i el principi d’incertesa

2.1. Dualitat ona-partícula: el postulat de De Broglie

2.2. Difracció d’electrons

2.3. La funció d’ona: interpretació i normalització

2.4. Funció d’ona per a una partícula amb quantitat de moviment definida

2.5. Principi de superposició: paquets d’ona

2.6. El principi d’incertesa de Heisenberg

3. Equació de Schrödinger

3.1. Magnituds físiques i operadors quàntics: valors esperats del moment i l’energia

3.2. Valors i funcions pròpies dels operadors quàntics

3.3. L’operador moment, l’operador hamiltonià i l’operador energia

3.4. L’equació de Schrödinger dependent del temps

3.5. L’equació de Schrödinger independent del temps: estats estacionaris

4. Aplicacions de l’equació de Schrödinger a problemes unidimensionals

4.1. Partícula lliure

4.2. Esglaó de potencial

4.3. Barrera de potencial quadrada: efecte túnel

4.4. Pous de potencial: estats lligats, quantificació de l’energia i paritat de la funció d’ona

4.5. Potencial quadrat finit

4.6. Potencial quadrat infinit

4.7. L’oscil·lador harmònic

5. Àtoms amb un electró

5.1. Equació de Schrödinger per a un potencial central: separació de variables

5.2. Moment angular orbital: harmònics esfèrics

5.3. Equació radial per a un potencial central

5.4. Funcions d’ona de l’àtom d’hidrogen

5.5. L’espín de l’electró: l’experiment de Stern-Gerlach

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

La metodologia de les activitats teòriques i teoricopràctiques variarà depenent de les condicions sanitàries vigents en cada moment. La previsió inicial és que les classes siguin magistrals i es desenvolupin de manera íntegrament presencial, però també es preveu la possibilitat d’impartir classes amb només una part de l’alumnat present a l’aula i, de manera simultània, per streaming per a la resta, així com d’impartir-les de manera síncrona mitjançant eines telemàtiques interactives. Aquest grau de presencialitat de les activitats docents es determina en funció de les restriccions derivades de la crisi sanitària. Si fos el cas, qualsevol modificació serà oportunament informada a l’alumnat a través dels canals habituals.

Amb independència d’això, es fomentarà la participació, la discussió i el debat a totes les activitats, dedicant-hi sessions específiques, si escau. Aquesta demanada de participació pren especial rellevància a les classes teoricopràctiques: el professorat indica com s’han de resoldre els diferents exercicis plantejats a la col·lecció de problemes. Atès el nombre limitat d’aquestes classes, és altament recomanable que cada estudiant aporti el seu punt de vista i que expressi els dubtes o les dificultats que hagi pogut trobar en tractar de solucionar els problemes.

Per garantir l’accés a la totalitat dels continguts per al conjunt de l’alumnat, la metodologia descrita s’acompanya dels recursos digitals necessaris, disponibles al Campus Virtual de l’assignatura.

En la mesura que sigui possible, s’incorpora la perspectiva de gènere en el desenvolupament i activitats de l’assignatura.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

L’avaluació acreditativa de l’aprenentatge es fa de manera continuada amb caràcter general. Al llarg del semestre es recullen mostres de l’aprenentatge de l’alumnat en forma de:

• Proves de seguiment presencials o no presencials, fetes al llarg del curs.
• Prova final obligatòria de coneixements teoricopràctics.
• Prova final obligatòria de síntesi.

La nota final s’obté a partir de les qualificacions de les evidències corresponents a cadascun dels apartats anteriors. La incidència màxima conjunta a la nota final de les proves de seguiment és del 40 %. La incidència mínima conjunta de les proves finals a la nota final és del 60 %, però pot arribar al 100 % si afavoreix l’alumnat. Els pesos relatius de les proves finals són d’un 40 % en el cas de la prova de coneixements teoricopràctics, i d’un 60 % en el de la prova de síntesi. La participació activa a les classes de problemes també es té en compte.

Les proves finals es fan de manera presencial i consecutiva, amb una pausa al mig, i comencen a l’hora del dia que determini el Consell d’Estudis. En el cas que no sigui viable dur a terme les proves finals de manera presencial degut a les condicions sanitàries vigents en aquell moment, es faran de manera no presencial i síncrona, respectant els horaris estipulats pel Consell d’Estudis. Si fos el cas, es comunicarà aquest canvi a l’alumnat a través dels canals habituals.

A les proves presencials es permet portar un manual de fórmules matemàtiques i un formulari d’una pàgina per les dues cares de confecció pròpia, que només pot contenir expressions matemàtiques. Els llibres o apunts en queden exclosos. A banda d’això, es pot portar una calculadora (ni ordinadors, ni tauletes, ni telèfons mòbils) i estris d’escriptura.

Les proves no presencials, excepte que s’indiqui el contrari de manera explícita, s’han de fer de manera individual. Es pot consultar qualsevol font d’informació estàtica, com ara llibres o apunts, però no és lícit contrastar les respostes amb tercers, ja siguin alumnes o altres persones, conegudes o anònimes. 

 

Reavaluació

Les proves de reavaluació segueixen el mateix patró que les dues proves finals obligatòries, descrites anteriorment. La qualificació es basa en els mateixos criteris corresponents de l’avaluació.

 

Competències

La prova obligatòria de síntesi serveix, així mateix, per avaluar la competència transversal 120106 (Aprenentatge autònom). La qualificació obtinguda a la competència no té per què coincidir amb la qualificació obtinguda a la prova.

La qualificació atorgada a la competència específica 120073 (Cultura general en física) és l’obtinguda en la qualificació final de l’avaluació de l’aprenentatge de l’assignatura.

 

Avaluació única

Qui per alguna raó cregui que no pot seguir el sistema d’avaluació continuada de l’aprenentatge es pot acollir a un sistema d’avaluació única, demanant-ho a Secretaria abans que finalitzi el termini estipulat. Dintre d’aquesta modalitat, la nota final és directament la nota obtinguda en les dues proves finals obligatòries (40 % de la prova de coneixements i 60 % de la prova de síntesi), que són comunes per a tot l’alumnat.

 

Reavaluació

Les proves de reavaluació segueixen el mateix patró que les dues proves finals obligatòries, descrites anteriorment. La qualificació es basa en els mateixos criteris corresponents de l’avaluació.

 

Competències

La prova obligatòria de síntesi serveix per avaluar la competència transversal 120106 (Aprenentatge autònom). La qualificació obtinguda a la competència no té per què coincidir amb la qualificació obtinguda a la prova.

La qualificació atorgada a la competència específica 120073 (Cultura general en física) és l’obtinguda en la qualificació final de l’avaluació de l’aprenentatge de l’assignatura.