Fundamentos de Física Moderna

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos básicos de física clássica (ao nível de Física Geral I).

Métodos de Ensino

Aulas teóricas expositivas, recorrendo a meios audiovisuais e utilizando o quadro, dos conceitos, princípios e teorias fundamentais e com a resolução de exercícios práticos exemplifiquem os conceitos introduzidos.
Aulas teórico-práticas em que se pretende que os alunos, com a orientação do docente, resolvam exercícios de aplicação prática, que exijam a conjugação de conceitos teóricos distintos e promovam o raciocínio crítico face. Serão ainda apresentadas, na forma de demonstração, algumas experiências fundamentais que estiveram na origem da “Física Moderna”.

Resultados de Aprendizagem

- Conhecer as bases conceptuais gerais da Relatividade Restrita e da Teoria Quântica.
- Ter uma perspetiva histórica de como surgiu a Teoria da Relatividade e a Teoria Quântica e as ruturas conceptuais em relação à Mecânica Newtoniana.
- Conhecer as experiências que estiveram na base da “Física Moderna” e compreender como os resultados que nelas se obtiveram eram impossíveis de explicar utilizando a Física Clássica.
- Resolver problemas de aplicação dos conceitos e teorias que fazem parte do programa da unidade curricular.
- Adquirir espírito crítico em relação à ordem de grandeza dos resultados obtidos nos problemas.
- Preparar, processar, interpretar e comunicar informação física, utilizando fontes bibliográficas pertinentes, discurso adequado e as ferramentas apropriadas.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Teoria da Relatividade
Princípio da Relatividade de Galileu. Experiência de Michelson-Morley. Princípio da Relatividade de Einstein. Transformações de Lorentz. Efeito Doppler relativista. Aberração da luz. Dinâmica relativista. Introdução à Relatividade Geral.
2. Teoria dos quanta
Radiação do corpo negro. Teoria de Planck. Efeito fotoelétrico. Teoria fotónica de Einstein. Efeito Compton. Raios-X e difração de Bragg.
3. Introdução à Mecânica Quântica
Dualidade onda-partícula. Hipótese de de Broglie. Experiência de Davisson-Germer. Princípio da incerteza. Função de onda.
4. Modelos atómicos
Modelo de Thompson. A descoberta do núcleo. Modelo de Bohr. Experiência de Frank-Hertz. Quantização de Bohr-Sommerfeld. Princípio da correspondência. Equação de Schrödinger.
5. Núcleo atómico e partículas elementares
A descoberta da radioatividade. Decaimento radioativo. Características das radiações. Detetores. Lei do decaimento. Reações nucleares. Partículas elementares. Interações fundamentais.

Docente(s) responsável(eis)

José António de Carvalho Paixão

Métodos de Avaliação

Avaliação continua
Frequência: 100.0%

Avaliação final
Exame: 100.0%

Bibliografia

A. Beiser, Concepts of Modern Physics, 5th Ed., McGraw-Hill, Inc., 1995.
Paul Tipler, Elementary Modern Physics, 1992.
K. S. Krane, Modern Physics, 2nd Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1996.
R. Eisberg, and R. Resnick, Quantum physics of atoms, molecules, solids, nuclei and particles, 2nd Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1985.