Curso de Física Moderna

Aula 1 • Quantização da Energia

Apresenta a hipótese quântica de Planck e o modelo de fótons de Einstein. Faz a ponte entre a teoria clássica de ondas e os pacotes discretos de energia.

Aula 2 • Fundamentos da Relatividade Especial

Introduz os dois postulados de Einstein e suas consequências lógicas. Conecta-se à mecânica clássica mostrando onde ela permanece válida em baixas velocidades.

Aula 3 • Limites da Mecânica Clássica

Identifica onde a mecânica newtoniana e o eletromagnetismo de Maxwell falham. Prepara o terreno para entender por que uma nova física era necessária.

Aula 1 • Funções de Onda e Probabilidade

Define a função de onda como o descritor quântico fundamental. Estabelece a interpretação probabilística de Born e os requisitos de normalização.

Aula 2 • A Equação de Schrödinger

Deriva as equações de Schrödinger dependente e independente do tempo. Conecta a quantização da energia às condições de contorno nas funções de onda.

Aula 3 • Sistemas Quânticos Simples

Resolve modelos exatamente solúveis para construir intuição física. Os resultados desses modelos fundamentam sistemas atômicos e moleculares mais complexos.

Aula 4 • Notação de Dirac e Formalismo

Introduz a notação bra-ket como uma linguagem quântica compacta e geral. Prepara os alunos para tratamentos avançados de spin e sistemas de múltiplas partículas.

Aula 1 • Momento Angular em Mecânica Quântica

Deriva a quantização do momento angular orbital a partir das relações de comutação. Estabelece os números quânticos l e m como rótulos para estados de momento angular.

Aula 2 • Spin do Elétron

Introduz o spin intrínseco como uma propriedade puramente quântica. Estende o conjunto de números quânticos para incluir o spin e explica o experimento de Stern-Gerlach.

Aula 3 • O Átomo de Hidrogênio

Resolve exatamente o problema do potencial de Coulomb usando coordenadas esféricas. Produz o conjunto completo de funções de onda e níveis de energia do hidrogênio.

Aula 4 • Equação de Schrödinger 3D

Generaliza a equação de Schrödinger para três dimensões espaciais. Introduz a separação de variáveis como a principal estratégia de solução.

Aula 1 • Fundamentos da Ligação Molecular

Descreve a ligação covalente através da sobreposição quântica de orbitais atômicos. Introduz a aproximação de Born-Oppenheimer para separar o movimento nuclear e eletrônico.

Aula 2 • Teoria da Perturbação

Introduz a teoria da perturbação independente do tempo como ferramenta para sistemas reais. Aplica correções aos níveis de energia do hidrogênio a partir de pequenas interações adicionais.

Aula 3 • Espectros Moleculares

Analisa níveis de energia rotacionais e vibracionais de moléculas diatômicas. Conecta números quânticos moleculares à espectroscopia de infravermelho e micro-ondas.

Aula 1 • Condensação de Bose-Einstein

Descreve a ocupação macroscópica do estado fundamental em sistemas bosônicos. Conecta previsões teóricas a observações experimentais em gases ultrafrios.

Aula 2 • Modelo do Elétron Livre em Metais

Aplica a estatística de Fermi-Dirac aos elétrons de condução em metais. Explica a capacidade calorífica, a condutividade elétrica e o conceito de energia de Fermi.

Aula 3 • Revisão da Mecânica Estatística Clássica

Revisita a estatística de Maxwell-Boltzmann como o limite clássico. Estabelece funções de partição e energia livre como pontes entre descrições micro e macro.

Aula 4 • Radiação de Corpo Negro Revisitada

Deriva a distribuição de Planck usando a estatística de fótons como bósons sem massa. Recupera a lei de Wien e a lei de Stefan-Boltzmann a partir do tratamento quântico completo.

Aula 1 • Física dos Semicondutores

Analisa semicondutores intrínsecos e extrínsecos usando a teoria de bandas. Explica a concentração de portadores, a dopagem e a junção p-n no nível quântico.

Aula 2 • Elétrons em Potenciais Periódicos

Aplica o teorema de Bloch a elétrons em uma rede cristalina. Deriva bandas de energia e lacunas de banda a partir do potencial periódico.

Aula 3 • Estrutura Cristalina e Redes

Introduz redes de Bravais, células unitárias e espaço recíproco. Fornece a base geométrica para todos os cálculos subsequentes de estrutura de bandas.

Aula 4 • Fundamentos da Supercondutividade

Introduz a fenomenologia da supercondutividade e a formação dos pares de Cooper. Aborda o efeito Meissner e a teoria BCS em um nível conceitual.

Aula 1 • Decaimento Radioativo

Analisa o decaimento alfa, beta e gama usando tunelamento quântico e regras de seleção. Deriva as leis de decaimento e as aplica a cálculos de meia-vida.

Aula 2 • Reações Nucleares e Fissão

Aborda cálculos de valor Q e seções de choque para reações nucleares. Explica reações em cadeia de fissão e a física da liberação de energia nuclear.

Aula 3 • Partículas Elementares e Forças

Classifica quarks, léptons e bósons de calibre dentro do Modelo Padrão. Descreve as quatro forças fundamentais e suas partículas mediadoras.

Aula 4 • Estrutura Nuclear

Descreve o núcleo em termos de prótons, nêutrons e energia de ligação. Introduz os modelos de gota líquida e de camadas como descrições complementares.

Aula 1 • Conceitos de Renormalização

Explica divergências no ultravioleta e o procedimento de renormalização em um nível conceitual. Introduz constantes de acoplamento dependentes de energia e a ideia do grupo de renormalização.

Aula 2 • Visão Geral da Eletrodinâmica Quântica

Introduz a QED como a teoria quântica de campos de elétrons e fótons. Explica a invariância de calibre e o acoplamento mínimo da matéria ao campo eletromagnético.

Aula 3 • Revisão da Teoria Clássica de Campos

Reformula a mecânica clássica em termos de campos usando o formalismo lagrangiano. Estabelece o teorema de Noether como a ligação entre simetrias e leis de conservação.

Aula 4 • Quantização do Campo Escalar

Promove o campo escalar clássico a um operador quântico usando quantização canônica. Introduz operadores de criação e aniquilação e o espaço de Fock de estados de partículas.