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F 589

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. 

Os vídeos das aulas estão disponíveis abaixo e também neste canal do YouTube.
Recomendo a visualização dos vídeos pelo YouTube, pois os links abaixo podem ficar lentos.

As notas finais já estão disponíveis no link abaixo. Qualquer dúvida é só escrever.

Resultado das Avaliações

 

Foto da Turma – 24/06/2020

Aula4 – 23/03/2020  –  VídeoSlides da aula 
                                                   Teoria da relatividade: efeito Doppler, paradoxo dos gêmeos

Aula5 – 25/03/2020 Video online   – Radiação térmica – clássico
               – gravação prévia:  Video – parte1     Video – parte2   Video – parte3

Aula6 – 30/03/2020  Video  –  Slides da Aula
                                                  Radiação térmica – Planck

Aula7 – 01/04/2020  Video  –  Slides da Aula
                                                   Efeitos Fotoelétrico e Compton, Produção de raios-X, criação de pares

Aula8 – 06/04/2020 Video  –  Slides da Aula
                                                  Dualidade Onda-Partícula, interferência, difração de elétrons

Aula9 – 08/04/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                                  Experimento da fenda dupla, princípido da incerteza

Aula10 – 13/04/2020Video  –  Slides da Aula
                                                  Pacotes de onda; velocidades de fase e de grupo

Aula11 – 15/04/2020Video  –   Slides da Aula
                                                   O átomo de Thomson, o experimento de Rutherford

Aula12 – 20/04/2020Video  –  Slides da Aula
                                                   Seção de choque para a esfera dura e o potencial Coulombiano

Aula13 – 22/04/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                                   O átomo de Bohr

Aula14 – 27/04/2020Video  –  Slides da Aula
                                                  Generalização das regras de quantização

Aula15 – 29/04/2020 Video  –  Slides da Aula
                                                  Revisão e exercícios

Aula16 – 04/05/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                                  A equação de Schroedinger

Aula17 – 06/05/2020Video  –  Slides da Aula
                                                Partícula no poço infinito

Aula18 – 11/05/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                               Equação de Schroedinger Indendente do Tempo; Quantização da Energia

Aula19 – 13/05/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                               Revisão e exercícios

Aula20 – 18/05/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                                Revisão e exercícios

Aula21 – 01/06/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                               Equação da Continuidade – O potencial degrau, E > V0

Aula22 – 03/06/2020Vídeo – Slides da Aula são os mesmo da Aula21
                                               O potencial degrau, E < V0
                                               Simulação 1 – pacote de ondas colidindo com potencial degrau
                                               Simulação 2 – pacote de ondas colidindo com potencial degrau

Aula23 – 08/06/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                               A barreira de potencial: tunelamento

Aula24 – 10/06/2020Video  –  Slides da Aula
                                              O poço finito de potencial e o potencial delta de Dirac

Aula25 – 15/06/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                               O oscilador harmônico

Aula26 – 17/06/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                               O átomo de hidrogênio: formulações clássica e quântica

Aula27 – 22/06/2020 – Vídeo  –  Slides da Aula
                                              O átomo de hidrogênio: níveis de energia e funções de onda

Aula28 – 24/06/2020Vídeo  –  Slides da Aula
                                              Introdução à mecânica quântica relativística: equações de Klein-Gordon e Dirac

Aula29 – 29/06/2020Vídeo
                                             Revisão e exercícios

Aula30 – 06/07/2020 – Terceira prova

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 10h-12h – sala CB18
4as das 10h-12h – sala CB05

Monitoria (Joyce):
2as das 13h-14h – sala LF33
4as das 13h-14h – sala LF33

Provas:
P1: 15 de abril
P2: 20 de maio
P3: 06 de julho
Exame: a ser marcado

Programação das aulas:
f589programa

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

 

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: 
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