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Academic Year/course: 2023/24

447 - Degree in Physics

26924 - Quantum Physics II


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26924 - Quantum Physics II
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
447 - Degree in Physics
ECTS:
8.0
Year:
3
Semester:
Second semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

The subject explains the basic methods of Quantum Physics that are necessary to understand the structure of atoms and molecules and their interaction with electromagnetic radiation.

It is recommended to have taken Quantum Physics I.

The objectives of the subject are aligned with some Sustainable Development Goals (SDGs) of the Agenda 2030 of United Nations (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), so that the acquisition of the learning results of the subject contributes to some extent to:

  • Goal 4: Quality Education.

  • Goal 12: Responsible Production and Consumption

 

2. Learning results

Main learning results:

1. Apply approximate methods of calculation in Quantum Physics.

2. Use the symmetry properties of a system.

3. Understand the behaviour of fermions and identical bosons.

These results are achieved with its concrete application to:

  • Structure of the hydrogen atom, helium and the remaining multielectron atoms.

  • Absorption and emission of electromagnetic radiation by atoms.

  • Description of the dynamics of molecules.

 

3. Syllabus

1. Rotations. Scalar operators. Invariance under rotations.

2. Stationary disturbances. Fine structure of the hydrogen atom.

3. Identical particles.

4. Helium atom. Fundamental level. Method of variations. Excited levels.

5. Time-dependent disturbances.

6. Electromagnetic field. Electric dipolar approximation. Tensor operators. Selection rules in hydrogen.

7. Multielectron atoms. Layer model. LS coupling. Fine structure. Selection rules. Zeeman effect.

8. Molecules. H2+molecule. Born-Oppenheimer approach. Diatomic molecules.

 

4. Academic activities

The course consists of 8 ECTS organized as follows:

  • Theory classes: 55 hours

  • Types of problems: 15 hours

  • Laboratory practices: 10 hours

  • Assessment tests. 3 hours

  • Personal study. 117 hours

 

5. Assessment system

Classroom evaluation (grade A). Resolution in the classroom of the theoretical-practical exercises that are raised and that the students will solve and deliver after a pre-set time before the end of the class. In this activity they can achieve get up to 10 points.

Evaluation of laboratory reports (note L). Writing of the reports of the practical laboratory sessions (including introduction, methodology and results) and their delivery on the due dates. In this activity they can achieve get up to 10 points. Reports not submitted by the deadline will be graded with 0 points.

Completion of a theoretical-practical test on the date established in the academic calendar (grade P). It is mandatory for all students. In this activity they can achieve get up to 10 points.

Students whose L grade is lower than 5 points will also have to take a practical test in the laboratory. The final grade is the highest of

N1=0.1*A+0.1*L+0.8*P or N2=0.1*L+0.9*P

and must be greater than or equal to 5 points to pass the subject.

 


Curso Académico: 2023/24

447 - Graduado en Física

26924 - Física cuántica II


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
26924 - Física cuántica II
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
447 - Graduado en Física
Créditos:
8.0
Curso:
3
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

La asignatura explica los métodos básicos de la Física Cuántica que son necesarios para comprender la estructura de átomos y moléculas y su interacción con la radiación electromagnética.

Se recomienda haber cursado la asignatura Física Cuántica I.

Los objetivos de la asignatura están alineados con algunos Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura contribuye en cierta medida a:

  • Objetivo 4: Educación de calidad.
  • Objetivo 12: Producción y consumo responsables

2. Resultados de aprendizaje

Principales resultados del aprendizaje:

  1. Aplicar métodos aproximados de cálculo en Física Cuántica.
  2. Utilizar las propiedades de simetría de un sistema.
  3. Entender el comportamiento de los fermiones y bosones idénticos.

Estos resultados se consiguen con su aplicación concreta a:

  • Estructura del átomo de hidrógeno, del helio y de los restantes átomos multielectrónicos.
  • Absorción y emisión de radiación electromagnética por los átomos.
  • Descripción de la dinámica de las moléculas.

3. Programa de la asignatura

  1. Rotaciones. Operadores escalares. Invariancia bajo rotaciones.
  2. Perturbaciones estacionarias. Estructura fina del átomo de hidrógeno.
  3. Partículas idénticas.
  4. Átomo de helio. Nivel fundamental. Método de variaciones. Niveles excitados.
  5. Perturbaciones dependientes del tiempo.
  6. Campo electromagnético. Aproximación dipolar eléctrica. Operadores tensoriales. Reglas de selección en el hidrógeno.
  7. Átomos multielectrónicos. Modelo de capas. Acoplamiento LS. Estructura fina. Reglas de selección. Efecto Zeeman.
  8. Moléculas. Molécula H2+. Aproximación de Born-Oppenheimer. Moléculas diatómicas.

4. Actividades académicas

El curso consta de 8 ECTS organizados de la siguiente forma:

  • Clases de teoría: 55 horas
  • Clases de problemas: 15 horas
  • Prácticas de laboratorio: 10 horas
  • Pruebas de evaluación: 3 horas
  • Estudio personal: 117 horas

5. Sistema de evaluación

Evaluación en el aula (nota A). Resolución en el aula de los ejercicios teórico-prácticos que se planteen y que los alumnos
resolverán y entregarán tras un tiempo prefijado antes de finalizar la clase. En esta actividad se puede conseguir hasta 10
puntos.

Evaluación de los informes de laboratorio (nota L). Redacción de los informes de las sesiones prácticas de laboratorio
(incluyendo introducción, metodología y resultados) y su entrega en las fechas marcadas. En esta actividad se puede
conseguir hasta 10 puntos. Los informes no entregados dentro del plazo señalado se calificarán con 0 puntos.

Realización de una prueba teórico-práctica en la fecha establecida en el calendario académico (nota P). Es obligatoria para todos los alumnos. En esta prueba se puede conseguir hasta 10 puntos.

Los alumnos cuya nota L sea inferior a 5 puntos tendrán que realizar además una prueba práctica en el laboratorio. La nota final es la mayor de

N1=0.1*A+0.1*L+0.8*P      ó       N2=0.1*L+0.9*P

y tiene que ser mayor o igual a 5 puntos para superar la asignatura.