Plano de Ensino
Disciplina: EADFIS029 - INTRODUÇÃO À FÍSICA MODERNA
Horas Aula: 4
Departamento: DEPTO DE FISICA /ICE
Ementa
EADFIS029 - Introdução à Física Moderna
Carga horária: 60h de trabalho teórico; Pré-requisitos: Física IV.
Ementa:
Teoria da Relatividade Especial, Propriedades Corpusculares da Radiação, Modelos Atômicos e a Velha Teoria Quântica, Propriedades Ondulatórias da Matéria, Mecânica Quântica de Schrödinger, Solução da Equação de Schrödinger Independentemente do Tempo, Átomos Monoeletrônicos, Interação Magnética e o Spin. Docência em Física Moderna: aspectos do ensino e aprendizagem da Física Moderna na escola básica.
Conteúdo
1- Teoria da Relatividade Especial: Introdução, Eventos Físicos e Sistemas de Referência,
Transformação de Galileu e Relatividade de Newton, Eletromagnetismo e Relatividade de
Newton, Experiência de Michelson – Morley, Postulados da Teoria da Relatividade Especial,
Cinemática Relativística: Simultaneidade entre Eventos, Transformações de Lorentz,
Transformação de Velocidades, Diagramas Espaço – Tempo e Espaço de Minkowski,
Dilatação dos Tempos e Contração dos Comprimentos, Técnicas Experimentais de Medidas
de Espaço e Tempo em Relatividade (Relógio de Luz e Relógio Atômico), Intervalo no Espaço
– Tempo, Efeito Doppler na Relatividade, Paradoxo dos Gêmeos, Dinâmica Relativística:
Momento Relativístico, Energia Relativística, Transformações das Grandezas Dinâmicas,
Invariância da Energia de Repouso, Partículas sem Massa, Velocidades Superluminosas e os
Táquions.
2- Propriedades Corpusculares da Radiação: Radiação Térmica, Radiação de Cavidade e o
Corpo Negro, Teoria Clássica de Rayleigh - Jeans para a Radiação de Corpo Negro, Teoria
Quântica de Planck para a Radiação de Corpo Negro, Efeito Fotoelétrico, Efeito Compton,
Natureza Dual da Radiação, Produção de Raios X, Produção e Aniquilação de Pares.
3- Modelos Atômicos e a Velha Teoria Quântica: Primórdios da Teoria Atômica, Modelo
Atômico de Dalton, Modelo Atômico de Thomson, Modelo Atômico de Rutherford, Trajetória
da Partícula Espalhada, Cálculo Estatístico do Espalhamento de Partículas, Espectro Atômico,
Modelo Atômico de Bohr, Experimento de Franck e Hertz, Integral de Ação e Regras da
Quantização, Modelo Atômico de Sommerfeld.
4- Propriedades Ondulatórias da Matéria: Postulados de de Broglie, Interpretação
Probabilística da Dualidade Onda – Partícula, Propriedades das Ondas de Matéria, Princípio
da Incerteza.
5- Mecânica Quântica de Schrödinger: Introdução, Equação de Schrödinguer, Interpretação
Probabilística da Função de Onda, Equação de Schrödinger Independente do Tempo, Valor
Esperado, Movimento da Partícula Quântica e Limite da Teoria Clássica, Comportamento
Geral das Autofunções.
6- Solução da Equação de Scrödinger Independentemente do Tempo: Partícula Livre,
Potencial, Degrau, Barreira de Potencial, Poços de Potenciais Finito e Infinito, Oscilador
Harmônico.
7- Átomos Monoeletrônicos: Problema de Força Central, Equação de Schrödinger em
Coordenadas Espaciais, Dependência Angular das Autofunções, Simetria de Paridade em
Coordenadas Esféricas, Equação Diferencial Radial, Distribuição de Probabilidade, Regras de
Seleção de Dipolo Elétrico.
8- Interação Magnética e o Spin: Momento de Dipolo Magnético Orbital; Interação com um
Campo Magnético Externo; Experiência de Stern-Gerlach e Spin do Elétron; Momento
Angular Total; Interação Spin-Órbita; Correção da Teoria Quântica Relativística; Efeito
Zeeman.
Bibliografia
[1] R. Eisberg e R. Resnick, Física Quântica, 6ª edição (Editora Campus, Rio de Janeiro, 1979)
[2] R. Eisberg, Fundamentals of Modern Physics, (John Wiley & Sons, New York, 1961)
[3] TIPLER, P. A.; LLEWELLYN, R. A. Física Moderna. 5 ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2010; EISBERG,
R.; RESNICK, R. Física Quântica. 9 ed. Rio de Janeiro: Editora Campus,1984.
[4] DONANGELO, R. J.; CAPAZ, R. B. Introdução à Mecânica Quântica. 2 ed. Rio de Janeiro: Fundação CECIERJ, 2009, v. 1 e 2.
Bibliografia(continuação)
Não informado
Bibliografia complementar
[5] OLIVEIRA, I. S. Tópicos de Física Moderna para Iniciados, Interessados e Aficionados. 1 ed. S.Paulo: Editora Livraria da Física, 2005, v. 1.
[6] OLIVEIRA, I. S. Tópicos de Física Moderna para Iniciados, Interessados e Aficionados. 1 ed. S. Paulo: Editora Livraria da Física, 2005, v. 2.
[7] Carlos R A Lima, Notas de Aula - Introdução à Física Moderna; 2021, disponível em:
https://www2.ufjf.br/fisica/wp-content/uploads/sites/427/2023/08/Introdu%C3%A7%C3%A3o-
%C3%A0-F%C3%ADsica-Moderna.pdf.
[8] Artigos atuais para o ensino da Física Moderna, disponíveis em: Caderno Brasileiro de Ensino de Física: http://www.periodicos.ufsc.br/index.php/fisica; Revista Física na Escola:
http://www.sbfisica.org.br/fne/; Revista Brasileira do Ensino de Física:
http://www.sbfisica.org.br/rbef/.
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