Disciplina Curricular

Física Moderna FMod

Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica - 3_Plano 2015/16 (Mest.Int)

Contextos

Grupo: 3_Plano 2015/16 (Mest.Int) > 1º Ciclo > Engenharia Biomédica e Biofísica - Tronco Comum

Período:

Peso

6.0 (para cálculo da média)

Objectivos

Introdução de conceitos de Física Moderna, nomeadamente de Relatividade e de Mecânica Quântica e sua utilização nas áreas da Física Atómica, Física Nuclear e Física de partículas Elementares.

Programa

1. Relatividade: Revisão das transformações de coordenadas de Galileu. Experiência de Michelson e Morley. Dilatação temporal e Contração dos comprimentos. Efeito de Doppler da luz. Transformações de Lorentz das coordenadas e das velocidades. Momento linear e Energia relativistas. Conservação da massa-energia. Introdução aos conceitos da Relatividade Geral. 2. Teoria quântica da luz, Descoberta dos raios-X, Radiação do corpo negro. Lei de Stefan-Boltzman. Leis de Wien para corpo negro e fórmula de Rayleigh-Jeans. Distribuição de Planck, Efeito fotoeléctrico. Medição da constante de Planck. Efeito de Compton. 3. Natureza corpucular da matéria: Descoberta do electrão. Razão e/m. Experiência de Millikan. Linhas espectrais. Série de Balmer. Constante de Rydberg. Modelos atómicos. Experiência de Geiger-Marsden-Rutherford e modelo de Rutherford. Modelo de Bohr do átomo de hidrogénio. Princípio da correspondência. Lei de Moseley e interpretação de Bohr. Experiência de Franck-Hertz. Difracção de raios-X. Lei de Bragg. 4. Ondas de matéria: As ondas de materia de Louis de Broglie. Experiência de Davisson-Germer. Grupo de ondas. Ondas unidimensionais. Ondas de matéria. Principio de incerteza de Heisenberg. A função de onda. Principio da complementaridade. Experiência de Young com electrões. 5. Mecânica quântica unidimensional: Interpretação da função de onda de Max Born. Função de onda da partícula livre. Equação de Schrödinger. Equação independente do tempo. Observáveis físicos. Partícula numa caixa unidimensional. Poço de potencial rectangular. Oscilador harmónico. Barreira de potencial. Exemplos de aplicação: decaimento alfa e microscópio de efeito de túnel. 6. O átomo de hidrogénio: Resolução da equação de Schrödinger para o átomo de hidrogénio. Soluções da equação radial. Introdução dos números quânticos. Soluções da equação angular. 7. Física atómica: Efeito de Zeeman normal. Precessão de Larmor. Experiência de Stern-Gerlach e o spin. Razão giromagnética. Princípio de exclusão de Pauli. Fermiões e bosões. Átomos com vários electrões. Efeito de blindagem. Regras de preenchimento dos níveis atómicos. Momento angular total. Efeito Paschen-Back. Interacção Spin-Orbita. Efeito de Zeeman anómalo. 8. Partículas elementares: Partículas e interacções fundamentais. Potenciais de troca e diagramas de Feyman. Equação de Klein-Gordon. Potencial de Yukawa. Equação de Dirac. Descoberta do positrão. Previsão de Yukawa. Descoberta do muão e do pião. Descoberta do neutrino do electrão e do neutrino do muão. Familias de neutrinos. Oscilação de neutrinos. Estranheza e leis de conservação. O modelo eightfold way. Descoberta de novas partículas e o modelo dos quarks. A violação da paridade. O quark top e o bosão de Higgs. 9. Física Nuclear: Descoberta da radioactividade. O núcleo atómico. Descoberta do neutrão. Modelos nucleares. Leis do decaimento radiactivo. Decaimentos alfa, beta, gama. Radioactividade natural. Fissão nuclear e reactores. Fusão nuclear. Processos fusão no Sol: ciclo pp.

Métodos de ensino e avaliação

Aulas teóricas, que se destinam à exposição dos temas, e aulas teórico-práticas, que se destinam à resolução de problemas sobre a matéria leccionada.  A avaliação é constituída por: trabalhos de casa realizados no Moodle (20%), mini-testes realizados no decorrer do semestre (20%) e por um exame final (60%). 

Disciplinas Execução

2019/2020 - 2 Semestre

2018/2019 - 2 Semestre

2017/2018 - 2 Semestre

2016/2017 - 2 Semestre