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Programa y bibliografía

Nombre de la asignatura: Física III

Licenciatura en Química (Plan 2013)

Área/Ciclo: Ciclo de Formación Superior (Núcleo C)

Régimen de cursada: Cuatrimestral

Carga horaria Semanal: 4 hs.

Carga horaria Total: 64 hs.


CONTENIDOS MÍNIMOS

 

Ondas Electromagnéticas. Radiación. Emisión termoiónica. Conductividad eléctrica de los Metales. Efectos termoeléctricos. .La constante dieléctrica. Reflexión y refracción. Dispersión de Rayleigh. Propagación de la luz en cristales. Interferencia y difracción. Red de difracción. Rendijas múltiples. Radiación de calor. Ley de Stefan-Boltzman. La ley de radiación de Planck. Ley de desplazamiento de Wien. Medición de intensidad lumínica.

 

PROGRAMA

 

1- Repaso de electricidad y magnetismo. Sistemas de partículas cargadas y el sistema de los campos. La carga como constante de acoplamiento y la fuerza de Lorentz. Las ecuaciones de Maxwell y su significado. Estática: un caso particular en que se desacoplan la electricidad y el magnetismo. Electrostática. La importancia del potencial eléctrico. Campo y potencial de un dipolo. ¿Por qué son importantes los dipolos? El desarrollo multipolar. Potencial vs. energía electrostática. ¿Dónde se guarda la energía electromagnética? Densidad de energía eléctrica y magnética.

 

2- Las ecuaciones de Maxwell estáticas en medios materiales. Relaciones constitutivas. Electrostática y medios conductores. Apantallamiento del campo eléctrico. Respuesta de átomos y moléculas polares y no polares a un campo eléctrico: polarizabilidad. Medios dieléctricos: la constante dieléctrica, susceptibilidad eléctrica y pemitividad eléctrica. Apantallamiento parcial del campo. Ejemplos de aplicación: campo eléctrico de un ion en agua, orbitales electrónicos para una impureza en un semiconductor. Vector polarización y carga superficial. Primer ejemplo de una relación constitutiva: el vector polarización como función del campo eléctrico. El vector desplazamiento. Condiciones de contorno para los campos en la interface de dos materiales. Campo eléctrico en cavidades. La ecuación de Clausius-Mossotti. Realimentación entre susceptibilidad y campo: la transición ferroeléctrica. Piroelectricidad, piezoeléctricos y electretes. Medios magnéticos. Paramagnetismo y ferromagnetismo. Analogía entre polarización y magnetización, vector desplazamiento y campo magnético. Relación constitutiva para el magnetismo: susceptibilidad y permeabilidad magnética. Ecuaciones de Maxwell en medios materiales. Otros ejemplos de relaciones constitutivas. La microscopía de la Ley de Ohm. El potencial químico y los efectos termoeléctricos. Fuerza electromotriz Thomson, efecto Peltier, y fuerza electromotriz Seebeck. Aplicaciones.

 

3- Campos dinámicos. La conservación global y local de la carga. Corriente de carga y corriente de desplazamiento de Maxwell. La ecuación de continuidad. Propagación de los campos en un ejemplo simple: un plano infinito de carga en movimiento y la naturaleza de la luz. Características de las ondas planas. Ecuación de ondas en una y más dimensiones. Solución a la ecuación de ondas; campos que decaen débilmente con la distancia. Conservación local de la energía: el vector de Poynting. Radiación de cargas aceleradas. Óptica física. Ondas electromagnéticas en medios materiales. Leyes de reflexión y refracción. Dispersión y absorción. Dispersión de Rayleigh. Interferencia y difracción.

 

4- Tratamiento cuántico del sistema de campos electromagnéticos. Radiación de un cuerpo negro: la hipótesis de Planck. El vacío y el sistema de campos: un gas ideal de partículas electromagnéticas. Ley de Stefan-Boltzman y Ley de Wien. Más sobre cuantos de radiación: el efecto fotoeléctrico y el efecto Compton. Principio de complementariedad. Sistemas de partículas y campos. Nuevamente interferencia y difracción: el experimento de dos rendijas de Young.


BIBLIOGRAFÍA

 

R. P. Feynman y R. E. Leighton, Física, Volumen II: Electromagnetismo y materia.

M. Alonso y E. J. Finn, Física vol. II, Campos y Ondas.

R. A. Serway y J. W. Jewett, Física, para ciencias e ingeniería, vol. 2.

F. W. Sears, Electricidad y Magnetismo.

A. F. Kip, Fundamentos de la Electricidad y Magnetismo.

E. Hecht, Óptica.

R. Eisberg y R. Resnick, Física Cuántica.

 

 

 

 

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