Guías Académicas

MECANICA CUANTICA

MECANICA CUANTICA

GRADO EN FISICA

Curso 2022/2023

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 31-05-22 14:19)
Código
100835
Plan
ECTS
6.00
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
4
Periodicidad
Primer Semestre
Área
FÍSICA TEÓRICA
Departamento
Física Fundamental
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor/Profesora
Enrique Díez Fernández
Grupo/s
1
Departamento
Física Fundamental
Área
Física Teórica
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
2ª Planta - Nº 27 – T3338
Horario de tutorías
Martes, y Jueves de 12:00 h a 14:00 h
URL Web
http:\\nanotech.usal.es\
E-mail
enrisa@usal.es
Teléfono
923 29 44 00 Ext. 4766
Profesor/Profesora
Manuel Pino García
Grupo/s
1
Departamento
Pendiente de Asignación
Área
Sin Determinar
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
2ª Planta - Seminario III (2321)
Horario de tutorías
Martes, y Jueves de 12:00 h a 14:00 h
URL Web
https: //lbt.usal.es/staff-member/manuel-pino-garcia/
E-mail
manuelpino@usal.es
Teléfono
923 29 44 00 Ext. 6377

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

Es una materia (= asignatura) que forma parte del módulo Física Cuántica que a su vez está compuesto por 5 asignaturas.

Papel de la asignatura.

Es una asignatura obligatoria dentro del Grado en Física programada en el primer cuatrimestre del cuarto curso.

Perfil profesional.

Al ser una asignatura obligatoria, es fundamental en cualquier perfil vinculado al Grado en Física

3. Recomendaciones previas

ASIGNATURAS QUE CONTINUAN EL TEMARIO:

  • Mecánica Cuántica Avanzada

ASIGNATURAS QUE SE RECOMIENDA CURSAR SIMULTÁNEAMENTE:

  • Física Nuclear y de Partículas

ASIGNATURAS QUE SE RECOMIENDA HABER CURSADO PREVIAMENTE:

  • Física Cuántica I
  • Física Cuántica II
  • Laboratorio de Física Cuántica

4. Objetivo de la asignatura

  • Comprender el concepto de simetría en Mecánica Cuántica y saber utilizarlo.
  • Entender el Formalismo de Landauer-Büttiker  y el método de la Matriz de Transferencia.
  • Entender la descripción de las colisiones en Mecánica Cuántica.
  • Calcular secciones eficaces diferenciales y totales.
  • Calcular los desfases producidos por potenciales centrales para ondas esféricas.
  • Estudiar los métodos de aproximación, WKB y método variacional, para el cálculo de estados ligados.
  • Aprender a utilizar la aproximación semiclásica en problemas sencillos.
  • Conocer los principales conceptos de dinámica cuántica.
  • Aprender a utilizar el método de Crank-Nicholson y su aplicación a la resolución e la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo.
  • Entender la emisión y absorción de radiación por sistemas sencillos.
  • Entender la aproximación adiabática.
  • Conocer las ecuaciones relativistas de la Mecánica Cuántica.
  • Resolver las ecuaciones relativistas en algunos casos sencillos.
  • Aprender a resolver la ecuación de Dirac en Grafeno.

5. Contenidos

Teoría.

  1. Simetrías y leyes de conservación.      
  • Simetría traslacional: Teorema de Bloch
  • Leyes de conservación
  • Paridad
  • Simetría rotacional
  • Degeneración
  • Traslaciones temporales
  • Ruptura de simetrías: Efecto Hall Cuántico

 

  1. Teoría de scattering     
  • Amplitudes de scattering y Matriz de transferencia en 1D
  • Modelo de Kronig-Penney. Formalismo de Landauer-Büttiker.
  • Método de las ondas parciales-. Teorema óptico
  • Aproximación de Born
  1. Métodos de aproximación        
  • El método variacional.
  • El método de Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB)
  • Matriz de Transferencia y WKB
  • El método del enlace fuerte

 

  1. Dinámica cuántica
  • Sistemas de dos niveles: Teoría de perturbaciones dependiente del tiempo.
  • Método de Crank–Nicolson: Oscilaciones de Bloch y de Rabi.
  • Emisión y absorción de radiación
  • Regla de oro de Fermi
  • Aproximación adiabática y fase de Berry.

 

  1. Ecuaciones de ondas relativistas          
  • Mecánica cuántica relativista
  • La ecuación de Dirac
  • Simetrías de la Ecuación de Dirac
  • Dispersión lineal y la ecuación de Dirac.
  • Grafeno, aislantes topológicos y fermiones de Majorana.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CB-2: Saber aplicar los conocimientos físicos a su trabajo o vocación de una forma profesional y poseer las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro del área de la Física.

CB-3: Tener capacidad de reunir e interpretar datos relevantes, dentro del área de la Física, para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

CB-4: Poder transmitir información, ideas, problemas y soluciones del ámbito del área de la Física a un público tanto especializado como no especializado.

CB-5: Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores en Física con un alto grado de autonomía.

CG-1: Desarrollar las capacidades de análisis y de síntesis con el objeto de poder abstraer las propiedades estructurales de la realidad física distinguiéndolas de aquellas puramente ocasionales y poder inferirlas, comprobarlas o refutarlas con experimentos u observaciones físicas.

CG-2: Incrementar la capacidad de organización y planificación con el objeto de resolver con éxito el problema analizado.

CG-3: Desarrollar la capacidad de razonamiento crítico para poder identificar analogías entre fenómenos físicos diferentes y ser capaz de construir modelos físicos, así como poder detectar errores en razonamientos, aproximaciones o cálculos incorrectos.

CG-4: Ser capaz de plantear y resolver problemas físicos obteniendo una descripción no sólo cualitativa sino también cuantitativa y con el grado de precisión que sea requerido del fenómeno físico en cuestión.

CG-5: Aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas.

Específicas.

CE-1: Tener una buena comprensión de las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y el fenómeno físico que puede ser descrito a través de ellos.

CE-2: Haberse familiarizado con las áreas más importantes de la Física, no sólo a través de su importancia intrínseca, sino por la relevancia esperada en un futuro para la Física.

CE-3: Saber formular las relaciones funcionales y cuantitativas de la Física en lenguaje matemático y aplicar dichos conocimientos a la resolución explícita de problemas de particular interés.

CE-4: Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo por lo tanto el uso de soluciones conocidas a nuevos problemas.

CE-5: Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados.

CE-6: Ser capaz de buscar y utilizar bibliografía en Física y otra bibliografía técnica, así como cualquier fuente de información relevante para trabajos de investigación y desarrollo técnico de proyectos.

CE-7: Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso / situación y establecer un modelo del mismo; el graduado debería ser capaz de realizar las aproximaciones requeridas con el objeto de reducir el problema hasta un nivel manejable; pensamiento crítico para construir modelos físicos.

CE-8: Ser capaz de trabajar en un grupo interdisciplinario, de presentar mediante medios escritos y orales su propia investigación o resultados de búsqueda bibliográficos tanto a profesionales como a público en general.

CE-9: Haberse familiarizado con los modelos experimentales más importantes, además ser capaces de realizar experimentos de forma independiente, así como describir, analizar y evaluar.

7. Metodologías

Clases magistrales de teoría

Se expondrá el contenido teórico de los temas en clases presénciales para transmitir a los estudiantes los conocimientos ligados a las competencias previstas.

Resolución de problemas

Los conocimientos teóricos se fijaran por medio de clases prácticas de resolución de problemas. Se desarrollarán los conceptos clave por medio de problemas especialmente diseñados al efecto, de forma que los estudiantes adquieran las competencias previstas.

Seminarios de teoría y problemas

Las tutorías tienen como objetivo fundamental que los estudiantes puedan exponer las dificultades y dudas que les hayan surgido, tanto en la comprensión de la teoría como en la resolución de los problemas. Se fomentará la discusión entre los estudiantes para aclarar todas las cuestiones.

Trabajos

A partir de las clases teóricas y de problemas los alumnos habrán de realizar trabajos personales supervisados por el profesor. Los trabajos consistirán en la resolución individual de problemas y su posterior presentación al resto de los estudiantes. En estos seminarios, los alumnos deberán exponer ante sus compañeros las técnicas aplicadas a la resolución de los problemas. Se fomentará la discusión y crítica    por parte de todos los estudiantes.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

  • David J. Griffihs y Darrell F. Schroeter. Introduction to Quantum Mechanics, 3rd Edition. Cambridge University Press, 2018.
  • John S. Townsend. A Modern Approach to Quantum Mechanics, 2nd Edition. University Science Books, 2013.
  • J. J. Sakurai y Jim Napolitano, Modern Quantum Mechanics, 2nd Edition.  Cambridge University Press, 2017.

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

  • Pedro Pereyra. Fundamentals of Quantum Physics. Undergraduate Lecture Notes in Physics. Springer-Verlag, 2012.

 

  • B. H. Bransden and C.J. Joachain. Quantum Mechanics. 2nd Edition. Pearson. 2000.

 

  • C. Cohen-Tannoudji, B. Diu y F. Laloë, Quamtum Mechanics, Vol. II.

      John Wiley & Sons, New York, 1977.

 

  • Landau y Lifshitz, Mecánica Cuántica (Teoría No-Relativista), Editoral Reverté S.A., 1983.

 

  • Richard Feynman, Robert B. Leighton y Matthew Sands. The Feynman Lectures on Physics, Vol. III: The New Millennium Edition: Quantum Mechanics. Basic Books, 2011.

 

  • H. Haug and A.-P. Jauho. Quantum Kinetics in Transport and Optics of Semiconductors. Springer, 1996.

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La evaluación de las competencias de la materia se basará en el trabajo continuado, controlado periódicamente con diferentes instrumentos de evaluación, y conjuntamente con una prueba final escrita.

Criterios de evaluación.

La evaluación tendrá en cuenta la adquisición de las competencias de carácter teórico y práctico que se comprobará tanto por actividades de evaluación continua como por una prueba final escrita.

Las actividades de evaluación continua supondrán el 30% de la nota total de la asignatura.

La prueba escrita final será como mínimo un 70% de la nota total de la asignatura. Para poder superar la asignatura se requiere que la calificación obtenida en esta prueba supere el 40% de la nota máxima de la prueba.

En el caso de que la calificación, en la prueba escrita final, fuese superior a la suma del 70% de esta prueba y el 30% de la evaluación continua, se otorgará al alumno la calificación de la prueba final.

En la prueba de recuperación para poder superar la asignatura se requiere que la calificación obtenida en esta prueba supere el 40% de la nota máxima de la prueba. En el caso de que la calificación, en la prueba  de recuperación, fuese superior a la suma del 70% de esta prueba y el 30% de la evaluación continua, se otorgará al alumno la calificación de la prueba de recuperación.

Instrumentos de evaluación.

Se utilizarán los siguientes:

 

Evaluación continua:

Elaboración y exposición de trabajos, ejercicios y problemas: Se valorará tanto la elaboración como la exposición de los mismos. Podría también utilizarse un control intermedio oral o escrito. En su conjunto las pruebas de evaluación continua representarán como máximo un 30% de la nota total de la asignatura.

 

Prueba escrita:

Al finalizar el curso se realizará un examen escrito que contendrá tanto preguntas de tipo conceptual como de problemas y en la que se evaluarán los objetivos de aprendizaje adquiridos por los estudiantes. Representará como mínimo un 70% de la nota total de la asignatura. Para poder superar la asignatura, se requiere que la calificación obtenida en esta prueba escrita supere el 40% de la nota máxima de la prueba. En el caso que la nota de la prueba final sea superior a la que obtendría el alumno con la consideración de la evaluación continua se le otorgará como nota final la de la prueba escrita.

Recomendaciones para la evaluación.

Para la adquisición de las competencias previstas en esta materia se recomienda la asistencia y participación activa en todas las actividades programadas.

Recomendaciones para la recuperación.

Se realizará una prueba escrita de recuperación que servirá para recuperar la parte de la nota correspondiente a la prueba escrita final.