1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
(Segunda Universidad Fundada en el Perú)
Facultad de Ingeniería de Minas, Geología y Civil
Departamento Académico de Matemática y Física
Escuela de Formación Profesional de Ciencias Físico Matemáticas
Av. Independencia s/n Huamanga Telf. 066-527226, 066-312510 Anexo 168
SÍLABO
1. DATOS GENERALES
1.1. Nombre de la Asignatura : Física Moderna
1.2. Código : FS - 445
1.3. Créditos : 5.0
1.4. Tipo : Obligatorio
1.5. Requisitos : Física III (FS-343)
1.6. Plan de Estudios : 1998 (reajustado el 2003)
1.7. Año y Semestre Académico : 2012 - I
1.8. Duración : 16 semanas
1.9. Periodo de inicio y término : Del 10 de setiembre al 27 de diciembre del 2012
1.10. Docente Responsable : Lic. Jaime H. Bustamante Rodríguez
E-mail:
jhbustamante@ gmail. com
Página Web:
http: // www. slideshare. net/ jaimeho/
1.11. N◦ de Horas de Clases Semanales
Teóricas : 04
Resolución de Problemas : 03
1.12. Lugar
Teoría : I - 318
Resolución de Problemas : I - 318
1.13. Horario
Teoría : Lunes 6 - 8 p. m., Miércoles 02 - 04 p. m.
Resolución de Problemas : Jueves 4 - 5 p. m., Viernes 04 - 06 p. m.
2. SUMILLA
La asignatura de Física Moderna es de naturaleza teórico-práctico (resolución de problemas), cuyo propó-
sito básico es presentar el estudio claro y válido de las propiedades de la gran mayoría de los sistemas
cuánticos importantes desde el punto de vista de la mecánica cuántica elemental. Se tratará de hacer én-
fasis en las aplicaciones de la teoría más que en la teoría misma. Por lo tanto, este curso va más allá del
dominio de la física clásica, porque explora el mundo microscópico del átomo, el núcleo y las partículas
elementales.
3. OBJETIVOS
3.1. GENERALES
3.1.1. Comprensión, interpretación y explicación correcta de la cuantización de la naturaleza.
3.1.2. Estudiar la mecánica cuántica siguiendo el proceso de su desarrollo histórico hasta el estableci-
miento de la ecuación de Schrödinger.
3.1.3. Realizar un estudio general de las partículas fundamentales.
3.1.4. Aplicar y complementar los conocimientos teóricos adquiridos con la resolución de problemas y
adquirir confianza en los resultados.
3.1.5. Conocer ciertas aplicaciones modernas de interés científico y tecnológico.
3.1.6. Incentivar el espíritu investigador del alumno universitario.
3.1.7. Comprensión, interpretación y explicación correcta de los fenómenos físicos y de las leyes físicas
estudiadas en este curso.
3.2. ESPECÍFICOS
3.2.1. Estudiar las propiedades onda-corpúsculo de la materia.
3.2.2. Estudiar la estructura del átomo.
1

2. 3.2.3. Estudiar los modelos atómicos de Bohr y Sommerfeld.
3.2.4. Estudiar diversas aplicaciones de la ecuación de Schrödinger y los modelos establecidos de las
órbitas atómicas y moléculas.
3.2.5. Estudiar las propiedades y comportamiento del núcleo atómico.
3.2.6. Estudiar, además de los protones, neutrones y electrones, otras partículas fundamentales que
existen en el átomo.
3.2.7. Aplicar la teoría a problemas del mismo campo que ayuden a entender mejor los fundamentos de
la física clásica y moderna.
4. PROGRAMACIÓN DE CONTENIDOS
Clases Teóricas
Semanas Fechas Contenido Responsable
EFECTO FOTOELÉCTRICO Y EFECTO COMPTON
Naturaleza ondulatoria de la luz. Emisión y absorción de
01 10/09/12
la luz: naturaleza corpuscular de la luz, características.
14/09/12
Fotones. Efecto fotoeléctrico. Rayos X. Difracción de ra-
yos x. Difracción de rayos x por una red de difracción.
Difusión de la radiación electromagnética por un electrón
02 17/09/12
libre: El efecto Compton. Espectro de líneas y espectros
21/09/12
continuos. Dualidad onda-partícula.
PRODUCCIÓN DE PARES
24/09/12 Interacción de la radiación con la materia. Producción de
03 pares. Aniquilación de pares. Absorción de fotones.
28/09/12
1er Examen Parcial
NATURALEZA ONDULATORIA DE LAS PARTÍCULAS
04 01/10/12
Ondas de Broglie. Difracción de partículas. Paquetes de
05/10/12
ondas. El principio de incertidumbre.
EL EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
08/10/12 El modelo nuclear del átomo. Montaje experimental. Pa-
05 Jaime Bustamante R.
12/10/12 rámetro de impacto y ángulo de dispersión. Fórmula de
dispersión de Rutherford.
EL MODELO DE BOHR Y DE SOMMERFELD
El modelo planetario. Espectros atómicos. El modelo de
06 15/10/12 Bohr: Postulados. El modelo de Bohr: Estados de la ener-
19/10/12 gía atómica. La constante de Rydberg y las series espec-
trales. El modelo de Bohr y el principio de corresponden-
cia.
Átomos hidrogenóideos. Corrección para el movimiento
nuclear. El experimento de Franck-Hertz y su interpreta-
07 22/10/12 ción. Las reglas de cuantización de Wilson y Sommerfeld.
26/10/12 La teoría relativista de Sommerfeld.
2do Examen Parcial
LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER
08 29/10/12 La radiación del cuerpo negro. La ley de Wien. La teoría
02/11/12 de Rayleigh y Jeans. La distribución de probabilidad de
Boltzmann.
La teoría de Planck. Los postulados de la mecánica cuán-
tica. Funciones de onda. La ecuación de Schrödinger. Co-
09 05/11/12
rriente de probabilidad. La ecuación de Schrödinger inde-
09/11/12
pendiente del tiempo. El Hamiltoniano. Operadores. Valo-
res promedios o esperados.
El pozo de potencial. La partícula en una caja tridimen-
sional. Aplicaciones de la ecuación de Schrödinger: el os-
10 12/11/12 cilador armónico clásico, el oscilador armónico mecano-
16/11/12 cuántico, el efecto tunel, potenciales periódicos y el mo-
delo de Kronig-Penney.
2

3. Semanas Fechas Contenido Responsable
ESTRUCTURA ATÓMICA
La teoría de Schrödinger del átomo de hidrógeno. El áto-
11 19/11/12 mo de hidrógeno. La ecuación de onda: separación de
23/11/12 variables. La ecuación azimutal. La ecuación polar. La
ecuación radial. La función de onda completa. El número
cuántico orbital l. El número cuántico magnético ml .
El operador del momento angular. El momento magnético
del átomo de hidrógeno. Un átomo en un campo magné-
12 26/11/12 tico externo. El efecto Zeeman normal. El número total de
30/11/12 estados.
3er Examen Parcial
LAS FUNCIONES DE ONDA DEL ÁTOMO DE HIDRÓ-
GENO
13 03/12/12
Las funciones de onda del átomo de hidrógeno. La distri-
07/12/12
bución de probabilidad radial. Dependencia de la proba-
bilidad angular.
SPIN DEL ELECTRÓN
Spin intrínseco. El momento angular del spin. El experi-
14 10/12/12 mento de Stern-Gerlach. Energía de la interacción spin- Jaime Bustamante R.
14/12/12 orbital-estructura fina. Momento angular total. Espectros
atómicos. Espectros moleculares. El principio de exclu-
sión de Pauli. Átomos de 2 electrones. La tabla periódica.
MOLÉCULAS Y MATERIA CONDENSADA
Tipos de enlaces moleculares. Espectros moleculares.
15 17/12/12
Estructura de lo sólidos. Bandas de energía. El modelo
21/12/12
de electrones libres para metales semiconductores. Dis-
positivos semiconductores. Superconductividad.
PARTÍCULAS FUNDAMENTALES
Cargas y fuerzas. Los números cuánticos de las partícu-
las elementales. Interacciones de las partículas elemen-
tales: antipartículas, clases de interacciones, interaccio-
nes y leyes de conservación. La familia de las partículas
elementales: fotones, leptones, hadrones. Origen de los
16 24/12/12 elementos: el enigma de los elementos, distribución ac-
28/12/12 tual de los elementos, nucleosíntesis primordial. La for-
mación de los elementos en las estrellas. Las superno-
vas y el proceso . Explosiones de los núcleos galácticos.
Quarks y el camino óctuple. El modelo estándar y el más
allá. El universo en expansión. El principio del tiempo.
4to Examen Parcial
Sesiones prácticas (Resolución de Problemas)
No Fechas Contenido Docente Recurso
Practica
01 10/09/12 EFECTO FOTOELÉCTRICO Y EFECTO mota
14/09/12 COMPTON.
02 17/09/12 EFECTO FOTOELÉCTRICO Y EFECTO tiza
21/09/12 COMPTON
03 24/09/12 J. Bustamante R. pizarra
28/09/12 PRODUCCIÓN DE PARES
04 01/10/12 NATURALEZA ONDULATORIA DE LAS bibliografía
05/10/12 PARTÍCULAS
3

4. No Fechas Contenido Docente Recurso
Practica
05 08/10/12 applets
EL EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
12/10/12
06 15/10/12 EL MODELO DE BOHR Y DE SOMMER- Equipos de
19/10/12 FELD laboratorio
07 22/10/12 EL MODELO DE BOHR Y DE SOMMER-
26/10/12 FELD
08 29/10/12
LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER mota
02/11/12
09 05/11/12
LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER tiza
09/11/12
10 12/11/12 J. Bustamante R. pizarra
16/11/12 LA ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER
11 19/11/12 ESTRUCTURA ATÓMICA bibliografía
23/11/12
12 26/11/12 applets
30/11/12 ESTRUCTURA ATÓMICA
equipos de
13 03/12/12 LAS FUNCIONES DE ONDA DEL ÁTO- laboratorio
07/12/12 MO DE HIDRÓGENO de física
14 10/12/12
14/12/12 SPIN DEL ELECTRÓN
15 17/12/12 MOLÉCULAS Y MATERIA CONDENSA-
21/12/12 DA
16 24/12/12
28/12/12 PARTÍCULAS ELEMENTALES
5. METODOLOGÍA Exposición y explicación del profesor con participación activa de los estudiantes. Algunos
tópicos del curso serán dados a los alumnos como tarea, los cuales deberán ser sustentados.
Metodología aplicada: Deductiva - Inductiva
Modo: Colectivo - Expositivo - Interactivo
Procedimientos e instrumentos de evaluación: Procedimiento colectivo - individual.
Instrumentos de Evaluación: exámenes parciales y monografías.
RECURSOS DIDÁCTICOS
Medios y materiales utilizados: visuales, gráficos, computadora personal, internet
6. SISTEMA DE EVALUACIÓN En las evaluaciones se tomarán en cuenta el aspecto cognitivo, desarrollo
de habilidades, destrezas y actitudes. Para este fin se tendrá en cuenta los siguientes instrumentos de
evaluación:
04 exámenes parciales (EP). Obligatorios y cancelatorios. La inasistencia se calificará con la nota de cero.
Tendrán un peso de 0.2 cada uno.
4

5. 01 examen sustitutorio (ES). Comprende toda la asignatura. Será opcional y eliminará la nota más baja de
los exámenes parciales.
Promedio de sustentación de trabajos (PST). Las sustentaciones de los trabajos dan lugar a las notas res-
pectivas y de las cuales se obtienen el promedio. Tendrá peso 0.1.
1 Trabajo: EL EXPERIMENTO DE RUTHERFORD
2 Trabajo: MOLÉCULAS Y MATERIA CONDENSADA
Nota final (NF). La nota mínima aprobatoria es 11 (once) y se obtiene:
0,2(1EP +2EP +3EP +4EP )+0,1(P ST )
NF = 0,9
7. REQUISITOS DE APROBACIÓN
Asistencia obligatoria a teoría y resolución de problemas
Participación activa en teoría y práctica con responsabilidad e iniciativa
Presentar y sustentar los exámenes parciales y/o sustitutorios y trabajos asignados.
Obtener una nota promedio final (NF) de 11 (once) en el sistema vigesimal
BIBLIOGRAFÍA
[1] Acosta, V. et al. (1975) Curso de Física Moderna. 1ra ed. México. Edit. Harla.
[2] Beiser, A. (1970) Conceptos de Física Moderna. 1ra ed. México. Edit. McGraw-Hill.
[3] Eisberg, R. (1973) Fundamentos de Física Moderna. 1ra ed.México. Edit. Limusa-Wiley,S. A.
[4] Eisberg, R. y Resnick, R. (1978) Física Cuántica. Limusa, México.
[5] Feynman, R. et al. (1983) The Feynman Lectures on Physics. 16th Printing. U. S. A. Edit. Addison-Wesley
Publishing Company Vol. II.
[6] Sears, F. y Zemansky, M. (1999) Física Universitaria. 9na ed. México. Edit. Addison Wesley Longman de
México, S. A. de C. V. Vol. II.
[7] Serway, R. (1972) Física Universitaria. 4ta ed. México. Edit. McGraw-Hill. Vol. II.
[8] Tipler, P. (1972) Física Moderna. 1ra ed. Barcelona. Edit. Reverté. S.A.
[9] Wichmann, E. (1979) Física Cuántica. Barcelona. Edit. Reverté, S. A.
[10] Young, D. (1973) Fundamentos de Óptica y Física Moderna. . 1ra ed. México. Edit. McGraw-Hill.
PÁGINAS WEB
[1] http://physuna.phs.uc.edu/suranyi/Modern_physics/modern_physics.html
[2] http://www.whfreeman.com/modphysics/WEBLNKS.HTM#ch1
[3] http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=53
[4] http://www.espasoft.esgratis.net/ (buscador de videos)
[5] http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-06_03.htm
[6] http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/index.htm?gclid=CJ3EtfDZ_osCFRw8gQodbw6jwg
[7] http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/
[8] http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl
[9] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/class/p3401.html
[10] http://hypertextbook.com/physics/
[11] http://www.uam.es/departamentos/ciencias/matematicas/docencia/iperal
5

6. [12] http://www.molwick.com/es/gravedad/aa1-630-relatividad.html
[13] http://www.fismod.unican.es/
[14] http://www.explora.cl/otros/fisica2005/fmoderna.html
[15] http://es.geocities.com/fisicaultramoderna/FUM/Pre1930/FisicaModerna.htm
[16] http://www.ugr.es/~amaro/depart.html
Ayacucho, setiembre del 2012
“La Física es realmente indispensable para nuestros propósitos,
puesto que fuerza a la mente a llegar a la verdad;
por el ejercicio del pensamiento puro”
“Cuéntamelo y lo olvidaré,
muéstramelo y lo recordaré,
déjame hacerlo y lo entenderé”
Confucio, 551 - 479 a. C.
“Lo que tenemos que aprender,
lo aprendemos haciendo”
Aristóteles, 384 - 322 a.C.
“El que aprende y aprende,
y no practica lo que sabe,
es como el que ara y ara y nunca siembra”
Platón, 427 - 347 a. C.
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