Física Atómica e Molecular
Código
10527
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
Paulo Manuel Assis Loureiro Limão Vieira
Horas semanais
5
Língua de ensino
Português
Objectivos
O objectivo deste curso é proporcionar aos alunos fundamentos sólidos de Física Atómica e Molecular. Após a aprovação neste curso, o aluno estará apto a compreender e a aprofundar a tecnologia que está na base da instrumentação utilizada correntemente em vários campos da Física, da Química, da Biologia e da Medicina que envolvam a interacção de partículas/radiação com a matéria.
Pré-requisitos
Os estudantes devem apresentar conhecimentos consolidados em:
Mecânica Clássica, Termodinâmica, Electromagnetismo; Mecânica Quântica; Química-Física; Matemáticas; Inglês;
Conteúdo
- Interacções – interpretações clássica e quântica
Interacção de partículas e radiação com átomos e moléculas; dispersão por potenciais centrais; secções eficazes de colisão elástica, inelástica e reactivas; velocidade de reacção; dispersão de Coulomb e a estrutura atómica.
- Átomos hidrogenóides
Revisão dos conceitos do modelo do átomo e da solução da equação de Schrödinger para o hidrogénio; momento angular; átomos em campos; transições radiativas; regras de selecção; efeito de Zeeman; spin.
- Átomos polielectrónicos
Simetria e princípio de exclusão de Pauli; átomo de hélio; modelo do átomo em camadas; campo central e potencial resultante; acoplamentos L, S e j, j; raios-X e electrões de Auger; coeficientes de Einstein; introdução ao laser de He-Ne.
- Estrutura molecular
Formação de moléculas; tipos de ligação; equação de Schrödinger para siatemas moleculares; aproximações de Born-Oppenheimer e adiabática; estados moleculares: vibracionais, rotacionais e electrónicos; transições radiativas e não radiativas; agregados moleculares; moléculas poliatómicas.
Trabalhos de laboratório
- Efeito Fotoeléctrico
- Difracção de Electrões
- Descargas em gases
- Experiência de Franck-Hertz
- Raios-X
- Espectrometria de massa
- Ressonância Paramagnética Electrónica
Bibliografia
- Physics of Atoms and Molecules – B. H. Bransden and C. J. Joachain, 2nd Ed., Prentice Hall, 2003
- Introduction to the Structure of Matter – J. J. Brehm and W. J. Mullin, Wiley, 1989
- Física Quântica – Eisberg e Resnick, Elsevier, 1979
- Atomic and Molecular Collisions – H. Massey, Taylor & Francis, 1979
- Molecular Quantum Mechanics – P. W. Atkins and R. S. Friedman, 3rd Ed., Oxford, 1997
- Modern Atomic Physics – B. Cagnac, J. C. Pebay-Peyroula, The Macillan Press, 1975
- Perspectives of Modern Physics – A. Beiser, McGraw-Hill Int. Ed., 1988
- Quantum States of Atoms. Molecules, and Solids – M. A. Morrison, T. L. Estle, N. F. Lane, Prentice Hall, 1976
- Physical Chemistry – P. W. Atkins, Oxford, 1990
Método de ensino
A matéria do curso será apresentada em aulas teóricas, que incluem discussão de problemas de aplicação. Os estudantes efectuarão também trabalhos de laboratório.
Método de avaliação
A avaliação incide sobre as componentes teórica (T), teórico-prática (TP) e prática (P) contribuindo assim todas para a classificação final;
Frequência: é obtida com a presença em 2/3 das aulas práticas (P) que não sejam momentos de avaliação e nota prática (NP) superior ou igual a 10 valores. Todos os alunos que tenham obtido aprovação nos laboratórios de FAM em anos lectivos anteriores são considerados com frequência à cadeira. Podem assistir às aulas TP que pretenderem desde que haja lugares livres na sala.
AVALIAÇÃO:
Teórica: A nota da componente teórica (NT) é obtida em dois testes (NT1 e NT2) ou exame em época de recurso (NE) sendo a nota final calculada pela seguinte expressão:
NT=0,5 NT1 + 0,5 NT2
ou
NT=NE
Teórico-prática: A nota da componente teórico-prática é obtida pela entrega da resolução de problemas (NTP) e resolução destes no quadro. A assiduidade a estas aulas é obrigatória;
Prática: A nota da componente prática é obtida em 2 momentos de avaliação com peso relativo de 50% da avaliação contínua e 50% da elaboração de um trabalho e respectivo relatório.
Para ter aprovação à cadeira é necessário ter frequência ≥ 10 valores. A nota final, arrendondada às unidades, é obtida por:
NF = 0,6 NT + 0,1 NTP + 0,3 NP
No caso dos alunos que obtiveram a frequência em anos anteriores (aprovação aos laboratórios) a nota final é .
NF = 0,6 NT + 0,4 NP