Asignaturas de Matemáticas y Física de la titulación previas a este curso

OBJETIVOS: Este curso tiene como objetivo realizar una introducción a los pilares básicos sobre los que se asienta la Física moderna: las teorías de la relatividad ¿especial y general¿ y la mecánica cuántica. Las primeras transformaron radicalmente nuestras ideas sobre el espacio, el tiempo y el universo. La revolución cuántica, por su parte, cambió nuestra imagen del mundo atómico, subatómico y, en definitiva, de la estructura íntima de la materia. Se discutirán además algunas de las principales consecuencias científicas y tecnológicas que de ellas se derivan, y que han contribuido a transformar nuestro mundo, tales como la energía atómica, el láser, los dispositivos semiconductores y los ordenadores, la superconductividad, etc.

PARTE I. TEORIA DE LA RELATIVIDAD 1. Postulados de la Teoría Especial de la Relatividad 1.1 Introducción 1.2 La Relatividad Clásica 1.2.1 El Principio de la Relatividad de Galileo 1.2.2 La Transformación de Galileo y la Mecánica Clásica 1.3 El Principio de la Relatividad y la Teoría Electromagnética 1.4 Los Postulados de Einstein 2. Cinemática Relativista 2.1 La Transformación de Lorentz 2.1.1 La Transformación de Lorentz de Coordenadas 2.1.2 La Transformación de Lorentz de Velocidades 2.2 Consecuencias de la Transformación de Lorentz 2.2.1 Dilatación del Tiempo 2.2.2 Contracción de la Longitud 2.2.3 Relatividad de la Simultaneidad 3. Dinámica Relativista 3.1 Introducción 3.2 Cantidad de Movimiento Relativista 3.3 Expresión Relativista de la Fuerza 3.4 Energía Relativista 3.4.1 Energía Cinética 3.4.2 Definición de Energía Total 3.4.3 Equivalencia Masa-Energía 3.4.4 Relación Energía-Cantidad de Movimiento 4. Introducción a la Relatividad General 4.1 Principio de Equivalencia 4.2 La Luz en un Campo Gravitatorio 4.3 Perihelio de Mercurio 4.4 Desplazamiento Gravitatorio hacia el Rojo 4.5 Los GPS 4.6 Agujeros Negros PARTE II. TEORIA CUÁNTICA 5. Origen de la Física Cuántica. Dualidad Onda ¿ Partícula 5.1 Introducción 5.2 Ondas y Partículas 5.3 La Naturaleza de la Luz 5.3.1 Radiación del Cuerpo Negro. Hipótesis de Planck 5.3.2 Efecto Fotoeléctrico. Fotones 5.4 La Hipótesis de De Broglie. Difracción de electrones. El Experimento de la Doble Rendija 6. Mecánica Cuántica. Ecuación de Schrödinger. Función de Onda 6.1 La nueva Mecánica Cuántica 6.2 Mecánica Ondulatoria. Función de Onda. Interpretación Probabilística 6.3 La Ecuación de Schrödinger 6.4 Ecuación de Schrödinger Independiente del Tiempo. Estados Estacionarios 6.5 Ejemplos Unidimensionales 6.5.1 Partícula en un Pozo de Potencial Infinito 6.5.2 El Oscilador Armónico 6.6 El Principio de Incertidumbre de Heisenberg 7. Átomos y Moléculas 7.1 Modelos Atómicos. El Átomo de Bohr 7.2 Teoría Cuántica del Átomo de Hidrógeno. Números Cuánticos 7.3 El Espín del Electrón. El Principio de Exclusión de Pauli 7.4 Átomos Multielectrónicos. La Tabla Periódica 7.5 Emisión Espontánea y Emisión Estimulada. El Láser 7.6 Moléculas 7.6.1 Enlace Iónico 7.6.2 Enlace Covalente. Orbitales Moleculares. Hibridación 8. Estado Sólido 8.1 Sólidos Cristalinos 8.2 La Teoría Cuántica del Gas de Electrones Libres en Metales 8.3 Teoría de Bandas. Conductores y Aislantes 8.4 Semiconductores 8.4.1 Semiconductores Intrínsecos y Extrínsecos 8.4.2 Dispositivos Semiconductores. El Diodo y el Transistor 8.5 Superconductores 9. Electrones y Fotones. Ecuación de Dirac. Electrodinámica Cuántica 9.1 Revoluciones dentro de la Revolución: la Ecuación de Dirac. Consecuencias 9.1.1 El Espín del Electrón 9.1.2 La Gran Sorpresa: la Antimateria 9.2 Electrodinámica Cuántica. Fotones Virtuales y Fuerzas Electromagnéticas 10. Física Nuclear 10.1 El Núcleo Atómico 10.2 Estabilidad Nuclear. Radiactividad. La Ley de Decaimiento Radiactivo 10.3 Desintegración Beta. El Neutrino. La Interacción Débil 10.4 Yukawa y la Fuerzas Nucleares. La Interacción Fuerte 11. Partículas Elementales. Estructura de la Materia 11.1 Partículas Elementales. Aceleradores y Colisionadores 11.2 El zoo de las Partículas Elementales. Quarks 11.3 Cromodinámica Cuántica 11.4 El Modelo Estándar de la Materia. El Bosón de Higgs

* Clases magistrales en las que se explicarán los conceptos básicos teóricos El profesor proporcionará con una semana de antelación la siguiente información: - breve descripción de los conceptos teóricos que se explicarán en la sesión - una relación de los capítulos/secciones de los libros de texto proporcionados en la bibliografía y que hacen referencia a los conceptos que se explicarán en la sesión * Actividades para la resolución de problemas El objetivo es desarrollar las siguientes destrezas: - Comprender el enunciado de un problema - Identificar el fenómeno físico y las leyes físicas involucradas en el problema - Desarrollar estrategias para la resolución del problema - Ser riguroso y cuidadoso en el uso de las matemáticas necesarias para la resolución del problema - Ser capaz de analizar si el resultado obtenido es razonable (¿tiene sentido el resultado?; ¿son consistentes las dimensiones de las magnitudes calculadas?) * Realizar pequeños trabajos orientados a la búsqueda de información en diferentes fuentes (principalmente internet) * Sesiones de laboratorio (~ 20 - 30 estudiantes divididos en grupos de 2 personas): Las principales destrezas que se pretenden desarrollar en estas sesiones son: - Comprender que la física es una ciencia experimental y que se pueden verificar en el laboratorio las leyes presentadas de manera teórica en las clases magistrales - Utilizar instrumentación científica y aprender a ser cuidadoso en el manejo de instrumentos científicos - Aprender a adquirir con cuidado y rigor datos experimentales - Aprender los fundamentos del tratamiento de datos experimentales - Escribir un informe que refleje los resultados del experimento realizado. - Realizar un análisis crítico de los resultados (¿se han conseguido los objetivos buscados en el experimento?) * Se fijarán horas de tutorías individualizadas a través de Aula Global. Es posible ¿jar sesiones en otros momentos mediante cita con el profesor.