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.

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.