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Mecanica Cuantica I

157239

Departamento de Fisica y Geologia, Unipamplona

Bienvenidos al Curso de Mecanica Cuantica I,

En el Curso de Mecanica Cuantica I, Estaremos abordando una gran variedad de contextos en los que se desarrolla gran parte del pensamiento de la Fisica en los Tiempos Modernos

 

Desde lo Fenomenologico (Albert Einstein, Max Planck, arthur Compton, Peter Debye) Pasando por Las Diferentes Interpretaciones (Erwin Schrodinger, Werner Heisenberg, Paul A. M. Dirac, Paul Ehrenfest, Niels Bohr, Max Born), Hasta Lo Formal (Werner Heisenberg, Paul A. M. Dirac) Llegando al Maravilloso Mundo del Espin y Sus Aplicaciones (Wolfgang Pauli, Paul Langevin, Hans Kramers) y de la Interaccion entre la Materia y la Radiacion (Marie Curie, Albert Einstein) e Inclusive el Maravilloso Mundo de los Materiales (William Bragg, Leon Brillouin).

En la Parte Inferior Podran Encontrar el Contenido Programatico Poryectado por el Profesor (Tomando Como Referencia Este Curso) y Varios Materiales Para Descarga y Apoyo, y el contenido Programatico Aprobado por el Departamento de Fisica y Geologia de la Universidad de Pamplona lo Podran Encontrar Aqui

Contacto:

Prof. Juan David Vasquez Jaramillo, Ph.D.

Email: juan.vasquez@unipamplona.edu.co

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Contenido Programatico Curso: Mecanica Cuantica I - 157239

1. Origen del Pensamiento Cuantico - (8 Horas)

1.1 Radiacion de Cuerpo Negro.

1.2 Efecto Compton.

1.3 Efecto Fotoelectrico.

1.4 El Atomo de Bohr.

1.5 Calor Especifico de un Solido.

1.6 Experimento de la Doble Rendija.

1.7 Experimento de Stern-Gerlach.

2. Formalismo de la Mecanica Cuantica en el Espacio de Hilbert -

    (16 Horas)

2.1 Espacio de Vectores y Espacio de Funciones.

2.2 Representacion de Funciones y Transformada de Fourier.

2.3 Kets Base y Representaciones Matriciales.

2.4 Medidas y Observables.

2.5 Relaciones de Incertidumbre.

2.6 Ejemplo: Algebra del Espin, Estados de Espin y Valores Propios.

2.7 Ejemplo: Sistemas de Dos Estados, Kets y Autovalores.

2.8 Cambio de Base.

2.9 Matriz Densidad y Sistemas de Dos Estados.

2.10 Ejemplo: Relacion Generalizada de Incertidumbre Aplicada a Sistemas Espin.

2.11 Espectros Continuos: Posicion, Momentum y Translaciones en el Espacio.

2.12 Representaciones Continuas de la Funcion de Onda.

2.13 Repaso: El Corchete de Poisson.

2.14 Ejemplo: Relaciones de Conmutacion Entre Funciones de Variables Conjugadas.

2.15 Ejemplo: Representaciones Continuas en la Base del Momentum.

2.16 Introduccion a la Teoria Perturbativa Independiente del Tiempo.

2.17 Ejemplo: El Efecto Stark y el Efecto Zeeman.

2.18 Conferencia: Sistemas Cuanticos Abiertos y Su Formalismo.

3. Dinamica de Sistemas Cuanticos - (24 Horas)

3.1 Evolucion Temporal del Estado Cuantico y Ecuacion de Movimiento.

3.2 Contexto: Espin Sin Relatividad.

3.3 Precesion del Espin.

3.4 Evolucion Temporal de las Proyecciones del Espin.

3.5 Relacion de Incertidumbre Energia-Tiempo.

3.6 Imagenes de la Mecanica Cuantica: Schrodinger, Heisenberg y Dirac.

3.7 Ecuacion de Movimiento de Heisenberg.

3.8 Lo Clasico vs Lo Cuantico: Teorema de Ehrenfest

3.9 Oscilador Armonico Cuantico: Metodo de los Operadores Escalera.

3.10 Estados de Minima Incertidumbre: Estados Coherentes.

3.11 Estados Coherentes y Luz Poissoniana.

3.12 Estado Coherente Comprimido.

3.13 Relacion de Completitud en la Base de los Estados Coherentes.

3.14 Estados Coherentes de Espin.

3.14 Ejemplo: El Oscilador de Schwinger.

3.15 Evolucion Temporal del Oscilador Armonico.

3.16 Energia y Cuantizacion del Campo Electromagnetico.

3.17 Funcion de Onda y la Ecuacion de Schrodinger.

3.18 Repaso: Campo Electrico en un Resonador Cubico.

3.19 Ejemplo: Particula Libre en Tres Dimensiones.

3.20 Ejemplo: Particula Libre, Matriz Densidad, Funcion de Particion y

        Longitud de Onda de Debroglie

3.21 Ejemplo: Relacion de Incertidumbre Para la Particula Libre.

3.22 Ecuacion de Schrodinger la el Oscilador Armonico y Polinomios de Hermite.

3.23 Metodo Alternativo Para Evaluar la Dinamica de un Sistema Cuantico:

        Integral de Camino de Feynman.

3.24 Ejemplo: Integral de Camino de Feynman para una Particula Libre.

3.25 Ejemplo: Integral de Feynman Para el Oscilador Armonico.

3.26: Ejemplo de Computo: Solucion Numerica de la Ecuacion de Schrodinger.

4. Aplicaciones de la Dinamica de Sistemas Cuanticos - (8 Horas)

4.1 Interaccion del Campo Electromagnetico con la Materia.

4.2 Invarianza de la Ecuacion de Schrodinger ante La Calibracion.

4.3 Introduccion a la Teoria Perturbativa Dependiente del Tiempo.

4.4 Ejemplo: Aproximacion de la Onda Rotante y el Problema de Rabbi.

4.5 Ejemplo: Resonancia Magnetica.

4.6 Ejemplo: Emision Espontanea.

4.7 El Teorema Adiabatico: Demostracion.

4.8 Evolucion Temporal No Adiabatica de un Sistema de Dos Estados..

4.9 La Fase de Berry.

4.10 Ejemplo: Fase de Berry de un Sistema de Dos Estados.

4.11 Ejemplo: Oscilador Armonico Forzado en el Limite Adiabatico.

5. Momento Angular y Mecanica Cuantica Tridimensional - (8 Horas)

5.1 La Ecuacion de Schrodinger Con Simetria Esferica.

5.2 El Atomo de Hidrogeno y Sus Numeros Cuanticos.

5.3 Rotaciones y Relaciones de Commutacion de Momento Angular.

5.4 Sistemas de Espin y Rotaciones Finitas..

5.5 Teoria de los Grupos SO(3), SU(2) y Rotaciones de Euler.

5.6 Autovalores y Auto Estados del Momento Angular.

5.7 Momento Angular Orbital y Representacion Diferencial.

Evaluacion del Curso

 

Primer Corte Nota del 20% :   Exposicion Magistral Por Parte del Estudiante Sobre un (o Dos) Ejercicios Resueltos

                                                        Por el Docente Posiblemente Sobre los  Siguientes Temas o una Combinacion

                                                        de Ellos:

                                                                                                 1. Radiacion de Cuerpo Negro.

                                                                                                 2. Efecto Fotoelectrico.

                                                                                                 3. Representacion de Sistemas Cuanticos de Dos Estados.

                                                                                                 4. Representacion Continua de Sistemas Cuanticos.

Primer Corte Nota del 15% :        Trabajo Escrito Sobre Simetrias en Mecanica Cuantica: Simetria, Leyes de Conservacion

                                                          y Degenarciones.

                                                          Se debe de Presentar en Latex u Otro Editor de Texto.

Segundo Corte Nota del 20% : Exposicion Magistral Por Parte del Estudiante Sobre un (o Dos) Ejercicios Resueltos

                                                         Por el Docente Posiblemente Sobre los  Siguientes Temas o una Combinacion

                                                         de Ellos:

                                                                                    1. Dinamica Cuantica de Sistemas de Dos Niveles.

                                                                                    2. Aplicacion de Estados Coherentes en la Mecanica Cuantica.

                                                                                    3. Aplicacion del Oscilador Armonico Cuantico.

                                                                                    4. Ejemplo que Involucre la Ecuacion de Movimiento de Heisenberg.

Segundo Corte Nota del 15% : Trabajo Escrito Sobre Simetrias en Mecanica Cuantica:  Simetrias Discretas,

                                                          Paridad e Inversion de Espacio. Simetria de Inversion Temporal y Ejemplos.

                                                          Se debe de Presentar en Latex u Otro Editor de Texto.

Tercer Corte Nota del 20% :     Exposicion Magistral Por Parte del Estudiante Sobre un (o Dos) Ejercicios Resueltos

                                                         Por el Docente Posiblemente Sobre los  Siguientes Temas o una Combinacion

                                                         de Ellos:

                                                                                    1. La Fase de Berry y el Teorema Adiabatico.

                                                                                    2. Aplicaciones de la Teoria de Perturbacion Dependiente del Tiempo.

                                                                                    3. Problemas COn Potenciales Centrales Tridimensionales.

                                                                                    4. Algebra del Momento Angular y Oscilador de Schwinger.

                                                     

                                                     

Tercer Corte Nota del 10% del : Trabajo Escrito Sobre Simetrias en Mecanica Cuantica: Translacion de Red Como una

                                                            Simetria Discreta. Estructura de Bandas de un Solido. Estructura de Bandas del

                                                            Grafeno.

Bonificacion: Que es el Teorema Variacional? Teoreia del Enlace Quimico. Combinacion de Orbitales Moleculares

                          Energia de Ligadura de los Atomos Alkalinos.

Bibliografia y Material de Apoyo

Libro de Texto Guia:

1. Modern Quantum Mechanics, John Jun Sakurai, Jim Napolitano.

Libros de Texto Complementarios:

2. Lectures on Physics, Richard Feynmann, Volume III.

3. Sears-Zemansky - University Physics With Modern Physics,

    Hugh D. Young & Roger A. Freedman

4. Introduction to Quantum Mechanics, David Griffiths

5. Quantum Physics of Atoms, Molecules Solids, Nuclei, and Particles,

    Robert Eisberg & Robert Resnick, Second Edition.

Libro de Texto Complementario Avanzado:

6. Quantum Mechanics, Eugene Merzbacher, Third Edition.

7. Quantum Mechanics, Claude Cohen-Tannoudji, Bernard Diu,

    Frank Laloe, Volumes I & II

Recursos Adicionales:

6. Quantum Physics III MIT Open Courseware [Aqui].

    Prof Barton Zwiebach

7. Notas de Clase Digitadas por el Profesor y Disponibles en el

    Contenido Programatico.

8. Canal de YouTube Oficial del Profesor del Curso [aqui]

8. Advanced Quantum Mechanics Giuseppe Santoro [Aqui]

9. Canal de Youtube Con Ilustraciones Muy Interesantes

    Sobre Fenomenos Fisicos, Por el Dr. Eugune Khutoryansky [aqui].

10. Literatura Cientifica Relevante:

      10.1 Paper Niels Bohr.

      10.2 Paper Johanna Hndrika Van Leewen.

      10.3 Paper Paul Dirac.

      10.4 Paper Yakir Aharonov, David Bohm.

      10.5 Paper Michael Berry.

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