Este documento trata sobre la física cuántica y la astronomía. Explica los temas clave de la mecánica cuántica como la dualidad onda-partícula, el principio de incertidumbre de Heisenberg y los espectros atómicos discretos. También describe brevemente la historia de la astronomía, los instrumentos del astrónomo y el trabajo de los astrónomos profesionales para observar el sistema solar, las estrellas, galaxias y el universo.

1. La Mecánica Cuántica

2. Desvelando el
Universo
Del microcosmos al
macrocosmos

3. Tema 0: Introducción
Tema 1: La visión del mundo previa al siglo XX
Tema 2: La Teoría de la Relatividad
Tema 3: La Mecánica Cuántica
Tema 4: Átomos, moléculas y biomoléculas
Tema 5: Física nuclear
Tema 6: Física de partículas
Actividad Complementaria: “El mundo de las partículas y los
aceleradores”
Tema 7: Historia de la Astronomía y Astronomía básica
Tema 8: Los instrumentos del astrónomo
Tema 9: El trabajo del astrónomo profesional
Tema 10: El Sistema Solar
Tema 11: Las estrellas
Tema 12: El medio interestelar y la Vía Láctea
Tema 13: Las galaxias
Actividad Complementaria: “Visita al Observatorio UCM”
Tema 14: Cosmología observacional

4. Un viaje desde lo más grande hasta lo más pequeño
Hasta lo más pequeño

5. LA FÍSICA ANTIGUA Y MEDIEVAL
ARISTOTELES

6. Modelo
geocéntrico de
Ptolomeo Sol
Venus
Mercurio
T
Luna
Marte Júpiter
Saturno

7. Modelo
heliocéntrico
de Copérnico
Venus
Luna
Tierra
Marte
Sol
Júpiter Mercurio
Saturno

8. Leyes de Kepler (1571-1630): órbitas elípticas

9. La Física como verdadera ciencia moderna aparece con
Galileo y Newton.
Newton enunció de forma matemática precisa las leyes de la
mecánica clásica y la gravitación.
Esta leyes permitían predecir el movimiento de los cuerpos,
tanto en el Tierra como en el espacio exterior, de forma
causal y determinista.

11. Este hecho llevó a Laplace a afirmar que si una mente superior
conociera exactamente las posiciones y velocidades de todas
las partículas que constituyen el Universo, y tuviera una
capacidad de cálculo suficiente, podría alcanzar a saber con
toda precisión cada detalle de la evolución futura del Universo.

12. Fenómenos ondulatorios

13. Interferencia

14. Maxwell y la teoría electromagnética

17. Termodinámica: energía, trabajo, calor…
Sardi Carnot (1796-1832)

18. La Física fundamental a finales del siglo XIX
Éxitos de la Física decimonónica
a) Mecánica Analítica Clásica (movimiento
planetario)
b) Ecuaciones de Maxwell (ondas
electromagnéticas)
c) Termodinámica y Teoría Cinética (ecuación de
Boltzmann)
Problemas abiertos
a) No invarianza de las ecuaciones de Maxwell con
respecto al grupo de Galileo
b) Radiación del cuerpo negro
c) Estabilidad de átomo
d) Líneas espectrales discretas

19. Los grandes paradigmas de la física del
siglo XX
La Teoría de la Relatividad
a) Revisión de las nociones de espacio tiempo (contracción
espacial, dilatación temporal y relativización de la
simultaneidad)
b) Nueva dinámica invariante bajo las transformaciones del
grupo de Lorentz (invalidez de la ley de adición de
velocidades y constancia de la velocidad de la luz).
c) Equivalencia masa energía (E=m c^2)
d) Relatividad General (test clásicos, soluciones cosmológicas,
agujeros negros)

20. E = m c2

21. Materia (masa) Energía

24. La Mecánica Cuántica
YouTube - Las leyes de la Mecánica cuántica.mht
a) Descripción ondulatoria de la materia (principio de
indeterminación de Heisenberg)
b) Interpretación probabilística de la función de onda
c) Espectros discretos
d) Indistiguibilidad de las partículas idénticas y principio de
exclusión de Pauli (espectros atómicos, moleculares y
nucleares, teoría de bandas de los sólidos)
e) Teoría Cuántica de la Radiación
Planck Bohr Heisenberg Schrödinger Dirac

25. Fórmula de Planck para la radiación de cuerpo negro
(1900)
Planck
Max Karl Ernst Ludwig Planck

26. Einstein y el efecto fotoeléctrico
(1905)
Einstein

28. El modelo de Bohr del atomo de hidrógeno
(1916)
Bohr

29. Mecánica matricial de Heisenberg
(1925)
Heisenberg
Principio de Indeterminación de Heisenberg
(1927)

30. Dualidad onda-partícula de De Broglie
(1924)
De Broglie
Ecuación de Schrödinger
(1926)
Schrödinger

31. !La posición de la partícula está esencialmente indeterminada¡
Dios no juega a los dados con el Universo (Albert Einstein)

32. ÁTOMO DE HIDRÓGENO

33. Solamente existen soluciones para valores discretos de la energía
y del momento angular
n = 0, 1, 2, 3... l = s, p, d, f

35. Formalización matemática de la
Mecánica Cuántica (1927)
Von Neumann
Ecuación relativista del electrón
(1929)
Dirac

36. Espectros de absorción
E
E=hE

37. Espectros de emisión
∆Ε
∆Ε ∆Τ > h
Indeterminación Tiempo-Energía
E
E=hE