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Física Cuántica
- Clases Expositivas (42 Hours)
- Prácticas de Aula/Semina (14 Hours)
- Tutorías Grupales (4 Hours)
La asignatura de Física Cuántica, de segundo curso de la titulación de Física, se enmarca dentro de la materia básica de Física Cuántica. Tiene un carácter introductorio en la materia que se completará en la asignatura más amplia de Mecánica Cuántica.
Se espera que durante el desarrollo de esta asignatura el estudiante adquiera las competencias transversales de capacidad de análisis y síntesis (CT1), capacidad de organización y planificación (CT2), comunicación oral y escrita (CT3), capacidad de gestión de la información (CT5), resolución de problemas (CT6), trabajo en equipo (CT7), razonamiento crítico (CT8), aprendizaje autónomo (CT9), creatividad (CT10), iniciativa y espíritu emprendedor (CT11); así como las competencias específicas de conocimiento y comprensión de los fenómenos y de las teorías físicas más importantes (CE1), capacidad de estimar órdenes de magnitud para interpretar fenómenos diversos (CE2), capacidad de profundizar en la aplicación de los conocimientos matemáticos en el contexto general de la física (UCE3.2), capacidad de modelado de fenómenos complejos, trasladando un problema físico al lenguaje matemático (CE5), capacidad para elaborar proyectos de desarrollo tecnológico y de iniciación a la investigación científica (CE6) y capacidad de transmitir conocimientos de forma clara tanto en ámbitos docentes como no docentes (CE7).
Si bien tiene un carácter introductorio en la materia y, por tanto, no tiene requisitos previos, es conveniente que el estudiante haya adquirido las competencias específicas asociadas a las asignaturas de primer curso, especialmente las de Fundamentos de Mecánica y Fundamentos de Física Moderna.
El estudio de la asignatura Física Cuántica tiene como objetivos formativos los asociados a las siguientes competencias: CT1, CT2, CT3, CT5, CT6, CT7, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, UCE3.2, CE5, CE6, CE7.
En concreto, en esta asignatura, estas competencias están asociadas a los siguientes resultados del aprendizaje:
- Conocer en profundidad los experimentos que dieron lugar a la física cuántica.
- Conocer los principios fundamentales de la mecánica cuántica y aprender a trabajar con la ecuación de Schrödinger.
- Conocer algunos sistemas cuánticos notables: potenciales unidimensionales, el oscilador armónico simple, el átomo de hidrógeno, etc.
- Entender la teoría y resolver problemas que involucren el momento angular y el espín.
- Conocer a nivel introductorio los postulados de la mecánica cuántica
- Ser capaz de explicar los conceptos teóricos aprendidos y utilizar estos en la resolución de problemas.
Capítulo I: Principios de Física Cuántica:
- Tema I.1: Radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y efecto Compton.
- Tema I.2: Postulado de De Broglie y el principio de incertidumbre.
Capítulo II: Principios de Mecánica Cuántica
- Tema II.1: La función de ondas. Interpretación probabilística.
- Tema II.2: La ecuación de Schrödinger.
- Tema II.3: Efecto túnel. Potenciales unidimensionales.
- Tema II.4: El oscilador armónico simple.
Capítulo III: El átomo de Hidrógeno
- Tema III.1: Potenciales tridimensionales: el átomo de hidrógeno.
- Tema III.2: El momento angular orbital
Capítulo IV: El espín
- Tema IV.1: Introducción al momento angular de espín.
La Metodología docente se estructura en tres tipos de actividades formativas:
Ø Clases expositivas: Impartidas a cada uno de los grupos completos, no necesariamente como lección magistral, sino procurando una participación activa del alumnado en la dinámica de las mismas. En estas clases se desarrollarán los contenidos teóricos de la asignatura, combinados con ejemplos. En dichas clases se propondrán trabajos a realizar por los alumnos que profundicen en algunos aspectos de la materia bajo la modalidad de Hojas de problemas para realizar de forma individual. Dichos trabajos se presentarán de forma escrita y serán tratados en los seminarios. Las competencias asociadas que se desarrollarán con esta actividad formativa son: CT1, CT3, CT6, CT8, CE1, CE2, UCE3.2, y CE5
Ø Prácticas de Aula/ Seminarios: Se dedicarán a que los alumnos participen en la resolución de ejercicios contenidos en las Hojas de problemas entregadas en las clases expositivas, y que ellos habrán podido también realizar de forma individual y presentar al profesor. Las competencias asociadas que se desarrollarán con esta actividad formativa son: CT1, CT2, CT3, CT5, CT6, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, UCE3.2, CE5 y CE7.
Ø Tutorías grupales: Realizadas en grupos muy reducidos y dedicadas a la aclaración de dudas sobre teoría y problemas de la asignatura. Deben ser eminentemente participativas. Este tipo de actividad es muy útil tanto para el alumno como para el profesor, ya que le permite conocer de primera mano el grado de asimilación de los contenidos impartidos en la asignatura. En concreto, se pretende que en esta actividad se aborde la resolución en equipo de algunos de los ejercicios propuestos por el profesor en las Hojas de problemas de la asignatura. Las competencias asociadas que se desarrollarán con esta actividad formativa son: CT1, CT3, CT5, CT6, CT7, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, UCE3.2, CE5, CE6 y CE7
Ø Tutorías individuales: Los profesores estarán disponibles en su horario habitual para atender cualquier tutoría individual requerida. Se recomienda que cada alumno acuda, al menos, a una tutoría a lo largo del semestre con el fin de que se puedan aclarar las posibles dudas de forma individualizada.
El desarrollo temporal de las actividades formativas será homogéneo a lo largo del curso, ocupando aproximadamente 4 horas por semana en la planificación de cada alumno, 3 de ellas dedicadas a clases expositivas por semana, y otra a seminario para resolución de problemas en la pizarra con la participación de los alumnos, además de las tutorías grupales para aclaración de dudas y resolución en equipo de ejercicios que tendrán lugar cada varias semanas.
El total de horas será: 39 de clases expositivas (CE) + 13 de prácticas de aula (PA) + 4 de tutorías grupales (TG) + 4 de evaluación = 60 horas.
De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.
Se emplearán distintas técnicas para la evaluación del aprendizaje:
7.1 Convocatoria ordinaria (Mayo-Junio)
Ø Prueba escrita teórica y práctica: Se realizará una sesión de evaluación escrita al final del periodo de docencia. Esta sesión consistirá en una prueba de resolución de ejercicios de carácter similar a los tratados a lo largo del curso, y en la que los alumnos deberán aplicar los contenidos abordados en los distintos temas de la asignatura. La resolución de los mismos permitirá en general evaluar la comprensión de los fenómenos físicos abordados en la asignatura y, en particular, la adquisición de distintas competencias por parte del alumno. La nota obtenida en esta prueba tendrá un peso del 70% en la calificación final.
Ø Realización de las actividades individuales propuestas:Los alumnos entregarán por escrito las soluciones de los problemas indicados en las Hojas de problemas al comienzo de las sesiones de seminario correspondientes a cada tema. La calificación de estos problemas tendrá un peso de un 15% en el global de la asignatura.
Ø Resolución de ejercicios en equipo: En las sesiones de tutorías grupales los alumnos abordarán la resolución en equipo de problemas en grupos de 3-4 estudiantes, que entregarán al final de la sesión al profesor para su corrección. Asimismo, se resolverán algunos ejercicios en grupo durante las sesiones de seminario. La calificación de los mismos supondrá un 10% del total de la asignatura.
Ø Asistencia y participación: Se valorará la asistencia y la participación activa, con un peso del 5% en el global de la asignatura.
Criterios de Evaluación – Convocatoria Ordinaria
Aspectos | % | Competencias |
Prueba escrita teórica y práctica | 70% | CT1, CT2, CT3, CT6, CT8, CE1, CE2, CE3, CE5, CE7 |
Realización de las actividades individuales propuestas (Hojas de problemas) | 15% | CT1, CT2, CT3, CT5, CT6, CT7, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, CE3, CE5, CE6, CE7 |
Resolución de ejercicios en equipo | 10% | CT1, CT2, CT3, CT5, CT6, CT7, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, CE3, CE5, CE6, CE7 |
Asistencia y participación | 5% | CT1, CT3, CT5, CT6, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, CE3, CE5, CE6, CE7 |
Los alumnos con dedicación a tiempo parcial, semipresencial o no presencial deberán decidir al inicio de curso si se acogen o no al sistema de evaluación continua o a una prueba única. En el primer caso, se les hará llegar electrónicamente las Hojas de problemas así como los ejercicios complementarios referentes a lo tratado en las tutorías grupales con los demás alumnos por cada tema, cuyas soluciones ellos deberán entregar o enviar electrónicamente en tiempo y forma al profesor. La calificación de los mismos constituirá el 30% correspondiente a evaluación continua, quedando el 70% restante para la prueba final escrita, esto es, igual que para el resto de alumnos. En caso de acogerse a una prueba única, está constituirá el 100% de la calificación de la asignatura.
En el caso de tratarse de alumnos repetidores de cursos anteriores que durante el segundo semestre del curso presente se encuentren de estancia Erasmus o Séneca, pero opten por esta convocatoria, la parte correspondiente a las actividades de evaluación continua (realización de actividades individuales, resolución de ejercicios en equipo, y asistencia y participación en las actividades presenciales), con un peso del 30% en la calificación final, se evaluará mediante la realización y exposición pública de un trabajo de la misma manera que viene descrita en las convocatorias de Julio y Enero (ver apartados 7.2 y 7.3).
7.2 Convocatoria extraordinaria (Julio)
Ø Prueba escrita teórica y práctica: Se realizará una sesión de evaluación escrita. Esta sesión consistirá en una prueba de resolución de ejercicios de carácter similar a los tratados a lo largo del curso, y en la que los alumnos deberán aplicar los contenidos abordados en los distintos temas de la asignatura. La resolución de los mismos permitirá en general evaluar la comprensión de los fenómenos físicos abordados en la asignatura y, en particular, la adquisición de distintas competencias por parte del alumno. La nota obtenida en esta prueba tendrá un peso del 70% en la calificación final.
Ø Realización y exposición pública de un trabajo: Se realizará un trabajo de forma individual sobre un problema concreto o un tema avanzado relacionado con la asignatura, propuestos por el profesor. Para su calificación se tendrá en cuenta la entrega del trabajo y su presentación oral en un tiempo máximo de 15 minutos en una sesión pública con todos los alumnos involucrados en la prueba. La calificación obtenida en esta prueba tendrá un peso de un 30% en la calificación final. Alternativamente, los alumnos podrán solicitar la convalidación de la nota obtenida en la convocatoria ordinaria del curso académico correspondiente por las actividades de evaluación continua (realización de actividades individuales, resolución de ejercicios en equipo, y asistencia y participación en las actividades presenciales) como sustitución de esta prueba (y, por tanto, con el correspondiente peso de un 30% en la calificación final). Dicha solicitud deberá ser presentada en el momento de la realización de la prueba escrita.
7.3 Convocatoria extraordinaria (Enero)
Ø Prueba escrita teórica y práctica: Se realizará una sesión de evaluación escrita. Esta sesión consistirá en una prueba de resolución de ejercicios de carácter similar a los tratados a lo largo del curso, y en la que los alumnos deberán aplicar los contenidos abordados en los distintos temas de la asignatura. La resolución de los mismos permitirá en general evaluar la comprensión de los fenómenos físicos abordados en la asignatura y, en particular, la adquisición de distintas competencias por parte del alumno. La nota obtenida en esta prueba tendrá un peso del 70% en la calificación final.
Ø Realización y exposición pública de un trabajo: Se realizará un trabajo de forma individual sobre un problema concreto o un tema avanzado relacionado con la asignatura, propuestos por el profesor. Para su calificación se tendrá en cuenta la entrega del trabajo y su presentación oral en un tiempo máximo de 15 minutos en una sesión pública con todos los alumnos involucrados en la prueba. La calificación obtenida en esta prueba tendrá un peso de un 30% en la calificación final.
Criterios de Evaluación – Convocatorias Extraordinarias
Aspectos | % | Competencias |
Prueba escrita teórica y práctica | 70% | CT1, CT2, CT3, CT6, CT8, CE1, CE2, CE3, CE5, CE7 |
Realización y exposición de un trabajo (Esta prueba podrá ser sustituida por la convalidación de las actividades de evaluación continua de la convocatoria ordinaria) | 30% | CT1, CT2, CT3, CT5, CT6, CT7, CT8, CT9, CT10, CT11, CE1, CE2, CE3, CE5, CE6, CE7 |
De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.
Bibliografía Básica
- M. Alonso y E.J. Finn, Física vol. III: Física Cúantica y Estadística, Ed. Addison-Wesley
- R. Eisberg y R. Resnick, Física Cuántica, Ed. Limusa
Bibliografía Complementaria
- C. Cohen-Tannnoudji, B. Diu F.Laloë, Quantum Mechanics, Ed. Wiley.
- A. Messiah, Quantum Mechanics, Ed. Dover