Curso de física moderna

Lección 1 • Cuantización de la Energía

Presenta la hipótesis cuántica de Planck y el modelo fotónico de Einstein. Tiende un puente entre la teoría ondulatoria clásica y los paquetes discretos de energía.

Lección 2 • Fundamentos de la Relatividad Especial

Introduce los dos postulados de Einstein y sus consecuencias lógicas. Conecta con la mecánica clásica mostrando dónde sigue siendo válida a bajas velocidades.

Lección 3 • Límites de la Mecánica Clásica

Identifica dónde fallan la mecánica newtoniana y el electromagnetismo de Maxwell. Prepara el terreno para comprender por qué fue necesaria una nueva física.

Lección 1 • Funciones de Onda y Probabilidad

Define la función de onda como el descriptor cuántico fundamental. Establece la interpretación probabilística de Born y los requisitos de normalización.

Lección 2 • La Ecuación de Schrödinger

Deduce las ecuaciones de Schrödinger dependiente e independiente del tiempo. Conecta la cuantización de la energía con las condiciones de contorno sobre las funciones de onda.

Lección 3 • Sistemas Cuánticos Simples

Resuelve modelos exactamente solubles para construir intuición física. Los resultados de estos modelos sustentan sistemas atómicos y moleculares más complejos.

Lección 4 • Notación de Dirac y Formalismo

Introduce la notación bra-ket como lenguaje cuántico compacto y general. Prepara al alumnado para tratamientos avanzados de espín y sistemas de muchas partículas.

Lección 1 • Momento Angular en Mecánica Cuántica

Deduce la cuantización del momento angular orbital a partir de relaciones de conmutación. Establece los números cuánticos l y m como etiquetas de los estados de momento angular.

Lección 2 • Espín del Electrón

Introduce el espín intrínseco como propiedad puramente cuántica. Amplía el conjunto de números cuánticos para incluir el espín y explica el experimento de Stern-Gerlach.

Lección 3 • El Átomo de Hidrógeno

Resuelve exactamente el problema del potencial de Coulomb usando coordenadas esféricas. Produce el conjunto completo de funciones de onda del hidrógeno y sus niveles de energía.

Lección 4 • Ecuación de Schrödinger en 3D

Generaliza la ecuación de Schrödinger a tres dimensiones espaciales. Introduce la separación de variables como estrategia principal de solución.

Lección 1 • Fundamentos del Enlace Molecular

Describe el enlace covalente mediante la superposición cuántica de orbitales atómicos. Introduce la aproximación de Born-Oppenheimer para separar el movimiento nuclear y electrónico.

Lección 2 • Teoría de Perturbaciones

Introduce la teoría de perturbaciones independiente del tiempo como herramienta para sistemas reales. Aplica correcciones a los niveles de energía del hidrógeno debidas a pequeñas interacciones adicionales.

Lección 3 • Espectros Moleculares

Analiza los niveles de energía rotacionales y vibracionales de moléculas diatómicas. Conecta los números cuánticos moleculares con la espectroscopía infrarroja y de microondas.

Lección 1 • Condensación de Bose-Einstein

Describe la ocupación macroscópica del estado fundamental en sistemas bosónicos. Conecta las predicciones teóricas con observaciones experimentales en gases ultrafríos.

Lección 2 • Modelo del Electrón Libre en Metales

Aplica la estadística de Fermi-Dirac a los electrones de conducción en metales. Explica la capacidad calorífica, la conductividad eléctrica y el concepto de energía de Fermi.

Lección 3 • Revisión de Mecánica Estadística Clásica

Revisa la estadística de Maxwell-Boltzmann como límite clásico. Establece las funciones de partición y la energía libre como puentes entre las descripciones micro y macroscópica.

Lección 4 • Revisión de la Radiación de Cuerpo Negro

Deduce la distribución de Planck usando la estadística fotónica como bosones sin masa. Recupera la ley de Wien y la ley de Stefan-Boltzmann del tratamiento cuántico completo.

Lección 1 • Física de Semiconductores

Analiza semiconductores intrínsecos y extrínsecos usando la teoría de bandas. Explica la concentración de portadores, el dopaje y la unión p-n a nivel cuántico.

Lección 2 • Electrones en Potenciales Periódicos

Aplica el teorema de Bloch a electrones en una red cristalina. Deduce bandas de energía y brechas de banda a partir del potencial periódico.

Lección 3 • Estructura Cristalina y Redes

Introduce las redes de Bravais, celdas unitarias y el espacio recíproco. Proporciona la base geométrica para todos los cálculos posteriores de estructura de bandas.

Lección 4 • Fundamentos de Superconductividad

Introduce la fenomenología de la superconductividad y la formación de pares de Cooper. Cubre el efecto Meissner y la teoría BCS a nivel conceptual.

Lección 1 • Desintegración Radiactiva

Analiza la desintegración alfa, beta y gamma usando el efecto túnel cuántico y las reglas de selección. Deduce las leyes de desintegración y las aplica a cálculos de períodos de semidesintegración.

Lección 2 • Reacciones Nucleares y Fisión

Cubre el cálculo del valor Q y las secciones eficaces para reacciones nucleares. Explica las reacciones en cadena de fisión y la física de la liberación de energía nuclear.

Lección 3 • Partículas Elementales y Fuerzas

Clasifica quarks, leptones y bosones de gauge dentro del Modelo Estándar. Describe las cuatro fuerzas fundamentales y sus partículas mediadoras.

Lección 4 • Estructura Nuclear

Describe el núcleo en términos de protones, neutrones y energía de enlace. Introduce los modelos de gota líquida y de capas como descripciones complementarias.

Lección 1 • Conceptos de Renormalización

Explica las divergencias ultravioletas y el procedimiento de renormalización a nivel conceptual. Introduce las constantes de acoplamiento variables y la idea del grupo de renormalización.

Lección 2 • Visión General de la Electrodinámica Cuántica

Introduce la QED como la teoría cuántica de campos de electrones y fotones. Explica la invariancia de gauge y el acoplamiento mínimo de la materia al campo electromagnético.

Lección 3 • Revisión de Teoría Clásica de Campos

Reformula la mecánica clásica en términos de campos usando el formalismo lagrangiano. Establece el teorema de Noether como vínculo entre simetrías y leyes de conservación.

Lección 4 • Cuantización del Campo Escalar

Promueve el campo escalar clásico a operador cuántico usando la cuantización canónica. Introduce los operadores de creación y aniquilación y el espacio de Fock de estados de partículas.