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.

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
Exame: 100.0%

Bibliografia

K. S. Krane, Modern Physics, 4th Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 2020.

G.N Felder,M. Felder, Modern Physics, Cambridge University Press, 2022.

Foundations of Modern Physics, Steven Weinberg, Cambridge University Press, 2021.

Randy Harris, Modern Physics, 2nd edition , Pearson Education Limited, 2014.