DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Física Moderna - mnrF+mnrBF

Ano letivo: 2011-2012
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
1003134126pt


Learning goals
Cultura geral aprofundada em Física na área da física moderna.
Capacidade para procurar e utilizar bibliografia, organizando um conjunto consistente de informações relativas à área referida.
Aquisição da capacidade para resolver problemas, nomeadamente fazer estimativas e desenvolver sensibilidade a ordens de grandeza.
Aumento da cultura geral em Física, realçando o contributo da física moderna para a interpretação dos fenómenos físicos e os caminhos abertos para as inúmeras aplicações tecnológicas presentes nas sociedades modernas.
Syllabus
1 As origens da Física Moderna: As limitações da Física Clássica; as descobertas no virar do século XIX; o nascimento da Mecânica Quântica e da Teoria da Relatividade.
2 A Teoria da Relatividade Restrita: Os antecedentes e as bases da Relatividade Restrita. A experiência de Michelson e Morley. Postulados da Relatividade Restrita. Transformações de Lorentz; dilatação dos intervalos de tempo e contracção dos comprimentos. Noção de invariante ou escalar de Lorentz. Lei de transformação das velocidades.
Dinâmica relativista: energia e momento linear de partículas relativistas; relação entre massa e energia. Efeito Doppler.
3 A Teoria da Relatividade Geral: O Princípio de equivalência: discussão com base em
exemplos. Desvio gravitacional para o vermelho. Referência a diversas observações experimentais previstas pela Relatividade Geral.
4 As origens da Teoria Quântica: Uma nova perspectiva sobre a natureza da luz: radiação do corpo negro, efeito fotoeléctrico, efeito de Compton. Os raios X. Uma nova visão da estrutura da matéria: espectros atómicos, partículas constituintes dos átomos e primeiros modelos atómicos. O funcionamento dos lasers. Comportamento ondulatório das partículas: hipótese de De Broglie e experiências de Davisson e Germer e de Thomson.
5 Estrutura Nuclear: Caracterização dos núcleos: as experiências de Rutherford e de Chadwick; estabilidade nuclear; energia de ligação; modelo da gota líquida e fórmula
semi-empírica da massa. Breve referência a outros modelos para descrever as propriedades dos núcleos.
6 Transformações nucleares: Emissão alfa, beta e gama; reacções de fissão nuclear e de fusão nuclear; secções eficazes. Radiações ionizantes. Aplicações.
7 Introdução à Física de Partículas e à Astrofísica: As interacções fundamentais; classificação das partículas em hadrões e leptões: a hipótese dos quarks; o modelo padrão da Física de Partículas. Vida e evolução das estrelas. Origem e futuro do Universo.
Prerequisites
Física Geral I, Física Geral II
Generic skills to reach
. Competence in analysis and synthesis;
. Competence in oral and written communication;
. Critical thinking;
. Quality concerns;
. Self-criticism and self-evaluation;
. Competence in organization and planning;
. Competence for working in group;
. Competence in working in interdisciplinary teams;
. Competence to communicate with people who are not experts in the field;
. Competence in applying theoretical knowledge in practice;
(by decreasing order of importance)
Teaching hours per semester
lectures45
theory-practical classes30
total of teaching hours75

Assessment
Problem solving20 %
Exam80 %

Bibliography of reference
Quantum physics of atoms, molecules, solids, nuclei and particles, R. Eisberg, and R. Resnick, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1985.

Concepts of Modern Physics, A. Beiser, Fifth Ed., McGraw-Hill, Inc., 1995.

Elementary Modern Physics, Paul Tipler, 1992.

Modern Physics, K. S. Krane, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1996.

Tópicos de Física Moderna (apontamentos), M. C. Ruivo, Departamento de Física, FCTUC, Coimbra, 2002.

Introdução à Física Nuclear e de Partículas (apontamentos), L. P. Brito, Departamento de Física FCTUC, Coimbra, 2003.

Teaching method
--- Aulas de apresentação dos conceitos fundamentais, com reflexão sobre os limites das teorias/modelos na ciência, sobre as dificuldades de implementar ideias novas e sobre o papel desempenhado pelo trabalho experimental.
--- Aulas de discussão /resolução de problemas onde se procure ligar os conceitos abordados a situações práticas, ordens de grandeza, estimativas sobre as grandezas físicas relevantes no âmbito da física moderna.
--- Apoio ao trabalho individual dos estudantes no sentido de estes desenvolverem trabalho de recolha de informação, análise dessa informação e elaboração dos seus próprios apontamentos sobre os temas da disciplina.

Resources used