A disciplina Estrutura da Matéria I trata da física desenvolvida entre os anos 1890 e 1930, aproximadamente, e é uma introdução à Teoria da Relatividade Especial e à Mecânica Quântica. Nesse período uma série de experimentos monstraram que a física Newtoniana, agora chamada de Física Clássica, não era adequada para descrever nem o mundo microscópico nem o mundo das altas velocidades. Para descrever o mundo micróscopico dos átomos e das partículas elementares foi desenvolvida a Teoria Quântica. Para o movimento a altas velocidades, a Teoria de Relatividade Restrita. Por volta de 1927 essas teorias foram unificadas por Dirac em sua Teoria Quântica Relativistica. Veremos nesse curso uma introdução à teoria da Relatividade e a evolução das ideias que levaram à teoria quântica. Apresentaremos a equação de Schroedinger e resolveremos problemas clássicos como o oscilador harmônico, tunelamento por barreiras de potencial e o átomo de Hidrogênio. Por fim faremos uma breve introdução à equação de Dirac para elétrons.
Tópicos:
- Introdução à teoria da relatividade restrita
- Radiação de corpo negro.
- Propriedades corpusculares da luz
- O modelo de Bohr e os níveis de energia dos átomos
- A equação de Schrödinger
- Solução da equação de Schrödinger para problemas unidimensionais
- O atomo de Hidrogenio
- A equação de Dirac: spin e anti-particulas
Aulas:
2as das 21h-23h – sala IF12
4as das 19h-21h – sala IF12
programação das aulas – 2023
PAD:
Vitor Reis
2as das 18h-19h – sala IF12
4as das 18h-19h – sala IF12
e-mail: v225590@dac.unicamp.br
Provas:
P1: 13 de setembro
P2: 01 de novembro será realizada no auditório do IFGW
P3: 06 de dezembro
Exame: 13 de dezembro
Cálculo da média
Se P = (P1+P2+P3)/3 > 5,0 o aluno(a) estará aprovado(a)
Se 2,5 < P < 5,0 haverá necessidade de fazer o exame E. Aprovação requer (P+E)/2 > 5,0.
Aulas gravadas no YouTube: link para o canal
Aula1 – 14/01/2021 – Sistemas de referência inerciais; transformações de Galileo – Vídeo – Slides
Aula2 – 15/01/2021 – As transformações de Lorentz – Vídeo – Slides
Aula3 – 16/01/2021 – Transformações de velocidade e aceleração – Vídeo – Slides
Aula4 – 23/03/2020 – Teoria da relatividade: efeito Doppler, paradoxo dos gêmeos – Vídeo – Slides
Aula5 – 25/03/2020 – Radiação térmica – clássico – Video
Aula6 – 30/03/2020 – Radiação térmica – Planck – Video – Slides
Aula7 – 01/04/2020 – Efeitos Fotoelétrico e Compton, Produção de raios-X, criação de pares – Video – Slides
Aula8 – 06/04/2020 – Dualidade Onda-Partícula, interferência, difração de elétrons – Video – Slides
Aula9 – 08/04/2020 – Experimento da fenda dupla, princípido da incerteza – Vídeo – Slides
Aula10 – 13/04/2020 – Pacotes de onda; velocidades de fase e de grupo – Video – Slides
Aula11 – 15/04/2020 – O átomo de Thomson, o experimento de Rutherford – Video – Slides
Aula12 – 20/04/2020 – Seção de choque para a esfera dura e o potencial Coulombiano – Video – Slides
Aula13 – 22/04/2020 – O átomo de Bohr – Vídeo – Slides
Aula14 – 27/04/2020 – Generalização das regras de quantização – Video – Slides
Aula15 – 29/04/2020 – Revisão e exercícios – Video – Slides
Aula16 – 04/05/2020 – A equação de Schroedinger – Vídeo – Slides
Aula17 – 06/05/2020 – Partícula no poço infinito Video – Slides
Aula18 – 11/05/2020 – Equação de Schroedinger Independente do Tempo; Quantização da Energia – Vídeo – Slides
Estados excitados e zeros das funções de onda
Aula19 – 13/05/2020 – Revisão e exercícios – Vídeo – Slides
Aula20 – 18/05/2020 – Revisão e exercícios – Vídeo – Slides
Aula21 – 01/06/2020 – Equação da Continuidade – O potencial degrau, E > V0 – Vídeo – Slides
Aula22 – 03/06/2020 – O potencial degrau, E < V0 – Vídeo – Slides da Aula são os mesmo da Aula21
Simulação 1 – pacote de ondas colidindo com potencial degrau
Simulação 2 – pacote de ondas colidindo com potencial degrau
Simulação 3 – tunelamento e barreiras – video – software
Aula23 – 08/06/2020 – A barreira de potencial: tunelamento – Vídeo – Slides
Aula24 – 10/06/2020 – O poço finito de potencial e o potencial delta de Dirac – Video – Slides
Aula25 – 15/06/2020 – O oscilador harmônico – Vídeo – Slides
Aula26 – 17/06/2020 – O átomo de hidrogênio: formulações clássica e quântica – Vídeo – Slides
Aula27 – 22/06/2020 – O átomo de hidrogênio: níveis de energia e funções de onda – Vídeo – Slides
Aula28 – 24/06/2020 – Introdução à mecânica quântica relativística: equações de Klein-Gordon e Dirac – Vídeo – Slides
Aula29 – 29/06/2020 – Revisão e exercícios – Vídeo
Listas de Exercícios:
lista1
lista2
lista3
lista4
lista5
lista6 – problemas do cap. 5 – 2, 4, 5, 7, 8, 14, 15, 17, 22, 25-28, 32 Capítulo 5
lista7 – problemas do cap. 6 – 2, 4-8, 12, 13, 15-18, 20, 27, 28, 30, 31 Capítulo 6
lista8 – problemas do cap. 7 – 3, 5, 7, 8, 14, 16, 20-23, 25, 26 Capítulo 7
Livros Texto:
Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei and Particles – Robert Eisberg e Robert Resnick
Introdução à Relatividade Especial – R. Resnick
Modern Physics, Kenneth Krane
Livros de Apoio:
Fisica Atomica, Max Born
Quantum Mechanics – L.I. Schiff
SImulações de Pacotes de Onda – PhET
Notas de Aula:
Introdução à Teoria da Relatividade
Relatividade – complementos
Radiação Térmica
Interações da radiação com a matéria
Propriedades ondulatórias da matéria
O átomo de Bohr
Equacao-Schroedinger
Evolução temporal de um estado Gaussiano
Soluções da Equação de Schroedinger
O átomo de Hidrogênio
Outras referências e artigos:
Introduction to Special Relativity – W. Rindler
Essential Relativity – W. RIndler
Aulas de Relatividade Restrita online de Leonard Susskind
On the eletroctrodynamics of moving bodies – A. Einstein – 1905
Experiência da fenda dupla com elétrons – Tonomura et al, 1989
Experiência da fenda dupla com átomos C60 – Arndt 1999
Operadores de Momento Angular em Coordenadas Esféricas
