Pla docent de l'assignatura

 

 

Català English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Laboratori de Física Moderna

Codi de l'assignatura: 360591

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Ferran Macia Bros

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

72

 

-  Teoria

Presencial

 

16

 

-  Teoricopràctica

Presencial

 

3

 

-  Pràctiques de problemes

Presencial

 

3

 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial

 

42

 

-  Pràctiques orals comunicatives

Presencial

 

8

Aprenentatge autònom

78

 

 

Recomanacions

 

Es recomana haver cursat Física Atòmica i Radiació, i Física Nuclear i de Partícules prèviament i cursar al mateix temps Electrònica Física.


Requisits

360581 - Física de l'Estat Sòlid (Recomanada)

360580 - Física Estadística (Recomanada)

360579 - Física Quàntica (Recomanada)

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Raonament crític i autocrític.

   -

Destreses de laboratori: estar familiaritzat amb els mètodes experimentals fonamentals, a més de ser capaç de realitzar experiments de manera independent, com també de descriure, d'analitzar i d'avaluar críticament les dades experimentals.

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

• Conèixer, de manera integrada i al laboratori, l’experimentació en els camps de la física que es van desenvolupar durant el segle xx: la interacció radiació-matèria, l’espectroscòpia atòmica i molecular, la física nuclear i de partícules, la física de l’estat sòlid i els semiconductors, entre d’altres.

 

• Saber redactar correctament un informe que reflecteixi que s’ha fet una determinada experiència pràctica i que inclogui una valoració crítica dels resultats assolits.

 

Referits a habilitats, destreses

• Adquirir habilitat en la manipulació de l’instrumental i l’equipament involucrats en els muntatges experimentals.

 

Referits a actituds, valors i normes

• Respectar les normes de seguretat al laboratori.

 

• Adquirir el costum d’anotar les incidències i els resultats del desenvolupament pràctic de les experiències en una llibreta de laboratori.

 

• Tenir cura de l’instrumental i dels equipaments experimentals i respectar l’ordre del laboratori.

 

• Mantenir una actitud adient a l’aula i al laboratori.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Física atòmica i nuclear

1.1. Determinació de la semivida d’un radionúclid

1.2. Absorció de radiació gamma. Espectroscòpia gamma

1.3. Espectroscòpia alfa

1.4. Absorció de radiació beta. Espectroscòpia beta

1.5. Espectres òptics de l’heli i del sodi

1.6. Efecte Zeeman

1.7. Ressonància d’espín electrònic

2. Difracció de radiació per la matèria

2.1. Espectres d’absorció: llei de Moseley

2.2. Difracció de raigs X: mètode del cristall giratori

2.3. Difracció de raigs X: mètode de Debye-Scherrer

3. Fenòmens cooperatius en sòlids

3.1. Ferroelectricitat

3.2. Mesura de la resistivitat d’un metall i observació d’una transició superconductora

4. Propietats de transport

4.1. Efecte Hall en l’argent

4.2. Banda prohibida del germani

4.3. Mesura de la resistència i determinació de la mobilitat en el silici

4.4. Absorció òptica i determinació de la banda prohibida de materials semiconductors

5. Pràctiques avançades (demostració)

5.1. Bombatge òptic en el rubidi

5.2. Fotoluminescència de materials semiconductors

6. Experiments crucials de la física quàntica (magistrals)

6.1. Relació càrrega-massa de l’electró: experiment de Thomson

6.2. Càrrega de l’electró: experiment de Millikan

6.3. Llei de desplaçaments de Wien. Radiació del cos negre i llei de Planck de la radiació

6.4. Efecte fotoelèctric

6.5. Model atòmic de Thomson. Experiment de Rutherford

6.6. Sèrie de Balmer de l’hidrogen atòmic. Model de Bohr

6.7. Dualitat ona-corpuscle. Experiment de difracció d’electrons

6.8. Espectre d’absorció del mercuri: experiment de Franck-Hertz

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

El curs consta de les activitats següents:

• Pràctiques de laboratori: l’alumnat fa catorze pràctiques en parelles, en sessions de tres hores, al llarg de set setmanes, a raó de dues sessions per setmana.

• Pràctiques de problemes: demostració de dues pràctiques avançades a càrrec del professorat, en sessions d’una hora i mitja, amb desdoblament del grup classe en subgrups (amb un nombre màxim de deu estudiants per subgrup).

• Teoria: classes magistrals de vuit experiments crucials de física quàntica, en sessions de dues hores.

• Pràctiques orals comunicatives: classes en què l’alumnat exposa treballs pràctics o bibliogràfics elaborats a partir dels continguts de les classes de teoria.

• Classes teoricopràctiques: una sessió de tres hores en què l’alumnat reprodueix alguna de les pràctiques de què han de redactar un dels informes finals extensos.

 

Mesures contra la COVID-19

A causa de les condicions de seguretat conseqüència de la pandèmia de la COVID-19, l’aforament a l’aula pot estar limitat i, per tant, només una part de l’alumnat pot assistir a les pràctiques cada setmana. En aquest cas, una part de les pràctiques seria no presencial. 

 

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

Pel fet de ser un laboratori basat en pràctiques setmanals, l’avaluació és obligatòriament continuada i la qualificació total es distribueix segons els percentatges següents: 

• 50 %: prova escrita de síntesi que es fa en la data prevista en el calendari del curs. La prova consisteix en deu preguntes breus que cal resoldre en un temps màxim de dues hores. Només s’hi pot fer servir calculadora i estris per escriure. No s’hi pot portar absolutament res més.

• 50 %: combinació de les proves acreditatives següents:

— 20 %: assistència a totes les sessions pràctiques i presentació de petits informes setmanals a càrrec de cada parella d’estudiants amb els resultats experimentals i una anàlisi matemàtica breu de les pràctiques dutes a terme.

— 10 %: assistència a totes les sessions teòriques i exposició a les sessions de pràctiques orals comunicatives d’un treball sobre algun dels continguts tractats en el temari.

— 20 %: redacció d’informes extensos de dues de les pràctiques fetes al laboratori.

Per poder fer aquesta mitjana ponderada, és condició necessària que l’alumnat assoleixi una nota mínima de 4/10 a la prova de síntesi i de 4/10 al conjunt de la resta de proves avaluatives.

Una actitud inadequada a l’aula i al laboratori pot repercutir negativament en la qualificació final de l’assignatura.

La qualificació atorgada a la competència transversal 120104 (Raonament crític i autocrític) és la corresponent a la qualificació dels informes extensos, normalitzada sobre 10. La qualificació atorgada a la competència específica 120072 (Destreses de laboratori) és la corresponent a la qualificació final de l’avaluació de l’aprenentatge de l’assignatura.


Reavaluació

Consisteix en la repetició dels dos informes extensos i/o la repetició de la prova escrita de síntesi en la data prevista en el calendari del curs, si en alguna d’aquestes dues contribucions a l’avaluació continuada no s’ha assolit la nota mínima per fer la mitjana ponderada.

 

Avaluació única

Pel fet de ser un laboratori basat en pràctiques setmanals, l’avaluació és obligatòriament continuada; és a dir, no es preveu la possibilitat d’avaluació única.

 

 

Fonts d'informació bàsica

Consulta de la disponibilitat al Cercabib

Llibre

Ashcroft, Neil W.; Mermin, N. David. Solid state physics. Philadelphia (Pa.): Saunders College, 1988  Enllaç

Bransden, B. H.;  Joachain, C. J. Physics of atoms and molecules. 2nd ed.. Harlow: Prentice Hall, 2002  Enllaç

Burns, Gerald. Solid state physics. International ed. Orlando (Fla.): Academic Press, 1990  Enllaç

Cyrot, Michel ; Pavuna, Davor. Introduction to superconductivity and high and high Tc materials. Singapore:  World Scientific, 1992  Enllaç

Eisberg, Robert Martin ; Resnick, Robert . Física cuántica: átomos, moléculas, sólidos, nucleos y partículas.  Mèxico: Limusa, 2009  Enllaç

Guinier, André. Théorie et techniques de la radiocristallographie. 3e éd. Paris: Dunod,1964  Enllaç

Gütlich, Philipp ; Link, Rainer ; Trautwein, Alfred. Mössbauer Spectroscopy and Transition Metal Chemistry. Berlín: Springer, 1978  Enllaç

Haken, H.; Wolf, H. C. Atomic and quantum physics. 2nd enl. ed. Berlin: Springer, 1987  Enllaç

Harrison, Walter A. Electronic structure and the properties of solids. San Francisco: Freeman, 1980   Enllaç

Jona, Franco ; Shirane, G. Ferroelectric crystals. Oxford: Pergamon  Press, 1962  Enllaç

Kittel, Charles. Introducción a la física del estado sólido. 3ª ed. Barcelona: Reverté, 1993  Enllaç

Klingshirn, C. F. Semiconductor Optics. Berlin: Springer, 1995  Enllaç

Meerssche, Maurice van ; Feneau-Dupont, Janine. Introduction a la cristallographie et a  la chimie structurale. 3e ed. Leuven: Peeters, 1984  Enllaç

Numerical recipes in FORTRAN: the art of  scientific computing. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1992  Enllaç

Pankove, Jacques I. Optical processes in semiconductors. New York : Dover, 1975  Enllaç

Shalímova, K. V. Física de los semiconductores. Moscú : Mir, DL 1982  Enllaç

Sze, S. M. Physics of semiconductor devices. 2nd ed. New York : Wiley, cop. 1981   Enllaç

Capítol

Knoll, G. F. Radiation detection and measurement. New York: Wiley, 2000, 3a edició; cap. 10.  Enllaç

Leo, W. R. Techniques for nuclear and particle physics experiments. Berlín: Springer, 1994, 2a edició revisada; cap. 2.  Enllaç

Krane, K. S. Introductory Nuclear Physics. New York: Wiley, 1988; caps. 6.1, 6.4, 7.1, 7.3, 7.6, 7.8, 10.9.   Enllaç

Article

E. Clementi and C. Roetti, Atomic data and Nuclear Data Tables 14 (1974) 177.

J. B. Furness and I. E. McCarthy, Journal of Physics B 6 (1973) 2280.

F. Salvat, J. M. Fernández-Varea and W. Williamson Jr., Computer Physics Communications 90 (1995) 151.

A. J. Kox, European Journal of Physics 18 (1997) 139.

H. G. J. Moseley, Philosophical Magasine 26 (1913) 1024.

H. G. J. Moseley, Philosophical Magasine 27 (1914) 703.

M. B. Whitaker, European Journal of Physics 20 (1999) 213.

D. J. Bishop, P. L. Gammel, D. A. Huse, Resistencia de los superconductores de alta temperatura crítica, Investigación y Ciencia, pàg. 18, abril 1993.    

J. B. Kirtley and C. C. Tsuei, Superconductividad a altas temperaturas, Investigación y Ciencia, pàg. 48, octubre 1996.