FUNDAMENTACIÓN:

Objetivos generales.

Los progresos de la Física en el siglo XX han sido rápidos y sus logros han tenido fuerte repercusión en todos los campos de las ciencias experimentales, en la tecnología y en el ámbito de la filosofía. El estudio de esa temática es imprescindible para completar la formación científica de un docente.

Su ubicación en 4to. año obedece a la necesidad del conocimiento de la Física Clásica, matemática avanzada que se logra en cursos anteriores.

Objetivos específicos.

** Adquirirá conocimientos sobre la microestructura de la materia, con énfasis en el desarrollo de las investigaciones que llevaron a ello y de las grandes teorías que en su rápida evolución van corriendo continuamente la frontera científica y tecnológica.

** Justipreciará el valor epistemológico de los modelos teóricos a través de la confrontación de la mecánica clásica con el modelo mecánico - cuántico.

** Aprenderá el empleo de la matemática superior en la resolución de situaciones problemáticas complejas de la Física.

** Se compenetrará de los papeles que, en forma integrada, cumplen la parte experimental y la teoría físico - matemática en la adquisición de conocimientos y en la validación de hipótesis.

Contenidos

1.- Fenómenos cuánticos

Radicación del cuerpo negro. Dificultades de una explicación clásica. Teoría de Planck.

Efecto fotoeléctrico, explicación de Einstein. Efecto Compton.

2.- Introducción a la estructura atómica.

Experiencia de Rutherford. El Átomo nuclear. Series espectrales. Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno.

Niveles energéticos. Principio de correspondencia.

Estructura fina. Cuantización del momento cinético orbital y del espín. Experiencia de Stern y Gerlach.

Efecto Zeeman. Cuantización del momento magnético orbital. Reglas de selección. Átomos de hidrogenoides

3.- Rayos X

Producción y Propiedades. Espectros de rayos X. Radiación de frenamiento.

Radicación característica y carga nuclear

4.- Átomos con más de un electrón

Principio de exclusión de Pauli. Estructura perinuclear y tabla periódica

5.- Elementos de mecánica ondulatoria

Dualidad onda - partícula. Onda asociada de De Broglie.

Pasquete de ondas. Principio de incertidumbre. Difracción de electrones. Ecuación de Schrödinger. Interpretación física de la función de onda. Aplicación a casos undimensionales.

Barreras de potencial. Efecto túnel. Aplicación al caso tridimensional.

6.- El núcleo atómico

Espectrografía de masas, isótopos, masas nucleares, energías de enlace

Radioactividad: emisión a . Constituyentes del núcleo. Emisión b y captura K. Emisión g .

Estabilidad nuclear. Fisión. Reactores.

Reacciones nucleares. Fusión.

Interacción de partículas con la materia. Detectores.

La interacción nuclear. Mesones.

Nociones de física de partículas. Estructura, quarks.

Temas opcionales

- La Mecánica Cuántica como modelo

- Mecánica Estadística y aplicaciones (gas clásico, gas de Fermi, radicación integral)

- Estado sólido.

- Física de partículas

Parte experimental

- Espectros de emisión y absorción.

- Rayos X

- Efectos fotoeléctricos

- Microscopio electrónico

- Detectores de radiaciones

Nota: - El desarrollo de este programa deberá coordinarse con el curso de Físico - Química.

** No figura en él la Relatividad, tema de capital importancia para la Física y para la Filosofía. Se lo trata en cursos anteriores. Si no hubiera sido estudiado, es imprescindible hacerlo antes de comenzar el programa.

** Las primeras 4 unidades tratan : a) los descubrimientos que desde fines del siglo XIX hasta el primer cuarto de siglo XX debilitaron los fundamentos de la física clásica;

b) la primera teoría cuántica y las modificaciones introducidas para formular el modelo atómico de Bohr - Sommerfeld y

c) la aplicación de esa teoría al estudio de la estructura perinuclear y la tabla periódica de los elementos.

** La 5° unidad introduce la nueva teoría cuántica que representa la ruptura definitiva con el modelo clásico.

** En la 6° unidad se estudia el núcleo atómico. Se trata de la fenomenología correspondiente y se recurre a todos los temas estudiados en las unidades precedentes para su interpretación.

Hay temas de frontera en los que no se puede entrar en profundidad dado el requerimiento de una teoría físico - matemática de muy alto nivel.

** Si el profesor lo juzga conveniente podrá seleccionar algún tema de los señalados como opcionales para (sin sobrepasar las posibilidades de empleo de la matemática) dar una visión en profundidad de algún aspecto de la física moderna.

Sugerencias metodológicas

** En todo momento ha de tenerse en cuenta que se trata de un curso del currículo de formación de docentes. Es frecuente comprobar que el estudio de los cursos en que participa el futuro docente, es naturalmente trasladado a aquellos que pasará luego a dirigir. Aunque no siempre es cierto, generalmente tiene validez que "se enseña del mismo modo que la enseñanza a uno".

No es fácil apartarse de cierto "estilo tradicional" que no es otra cosa que una rutina generalizada por un proceso de emulación no del todo consciente. Se requiere una potencialidad y un espíritu renovador que no todo los futuros docentes poseen. Por otra parte sería una lamentable contradicción que, en un instituto de formación de docentes donde se pone énfasis en la discusión y selección de criterios pedagógicos, se omita la instrumentación pedagógica en los cursos de Física. por consiguiente, importa prestar atención destacada a la metodología seleccionada para este curso. Se buscará la activa participación de los alumnos en el desarrollo de todas las instancias de aprendizaje.. En consecuencia, éstas se desarrollarán a través de la interacción entre los participantes, quedando reducido al mínimo necesario el número de "conferencias" dictadas a lo largo del año.

EVALUACIÓN

Se cumplirá sobre la base de un examen final constituído por una prueba escrita de problemas y una prueba oral:

a) La prueba escrita será de carácter eliminatorio. Para los alumnos reglamentados tendrá dos horas de duración y se propondrán dos problemas. Para los libres tendrá tres horas de duración y se propondrán tres problemas

b) La prueba oral tendrá una duración no mayor de 30 minutos.

c) El tribunal emitirá su juicio ponderando el rendimiento en las dos pruebas conjuntamente con la calificación de la actuación durante el año, si la hubiere.

BIBLIOGRAFÍA

ROBERT EISBERG Física Moderna -Ed. Limusa 1975 (Méjico)

HEBRY SEMANT Introducción a la Física Atómica y Nuclear - Ed. Aguilar - Madrid 1971

CURSO DE FÍSICA BERKELEY- Tomo IV (Física Cuántica) Ed. Reverté – Barcelona 1988

CURSO DE FÍSICA BERKELEY- Tomo V (Física Estadística) Ed Reverté – Barcelona 1986.