CAMPUS DUQUE DE CAXIAS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO CAMPUS DUQUE DE CAXIAS

PLANO DE ENSINO

1. DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

CURSO: Nanotecnologia

DISCIPLINA: Fís. Atômica Molecular e Ótica ANO/PERÍODO: 2019/2

CARGA HORÁRIA: 60h

PROFESSOR: Marcus Vinicius de Oliveira Moutinho

CÓDIGO: XFS276

CRÉDITOS: 4 TURMA: 9614

2. HORÁRIO DAS AULAS

DIA DA SEMANA HORÁRIO / LOCAL

2ªf e 4ªf 15:00 às 17:00 / Sala C-205

3. EMENTA

• Átomos de um, dois e muitos elétrons;

• Métodos de Hartree-Fock;

• Interação de átomos com campos eletromagnéticos;

• Espectros atômicos e radiação;

• Laser;

• Estrutura molecular;

• Aproximação de Born-Oppenheimer;

• Espectros moleculares.

4. OBJETIVOS

1. Estabelecer os tópicos da Mecânica Quântica que são necessários para determinação do espectro de sistemas atômicos multieletrônicos e moleculares.

2. Discutir qualitativamente os procedimentos experimentais para a obtenção do espectro de sistemas físicos simples.

3. Descrever sistemas atômicos multieletrônicos e moleculares por meio de Hamiltonianas, especificando o significado físico de cada termo.

4. Identificar quais as técnicas matemáticas que devem ser usadas para determinar o espectro das hamiltonianas que descrevem os sistemas atômicos e moleculares.

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5. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

1. Elétrons, fótons e átomos;

2. Os elementos da Mecânica Quântica;

3. Átomos de um elétron;

4. Interação de átomos de um elétron com radiação eletromagnética;

5. Átomos de um elétron: estrutura fina, estrutura hiperfina e interação com campos elétricos e magnéticos externos;

6. Átomos de dois elétrons;

7. Átomos de muitos elétrons;

8. Interação de átomos de muitos elétrons com campos eletromagnéticos;

9. Estrutura molecular 10. Espectro molecular

11.

Tópicos especiais: laser, espectroscopia Raman e teoria do funcional da densidade (DFT)

6. METODOLOGIA

A metodologia utilizada na disciplina consiste em aulas expositivas e dialogadas, onde o estudante possa discutir e analisar os conteúdos trabalhados em sala, expondo suas dúvidas e colaborações. O estudante terá a oportunidade de trabalhar em grupo, resolvendo problemas que visem à aplicação do conhecimento através de listas de exercícios que estarão disponibilizadas no endereço

https://sites.google.com/site/mvomoutinho/fis-atom-mol-otica Assim como outras informações do curso.

7. AVALIAÇÃO

O processo de avaliação da disciplina englobará duas provas teóricas, P1 e P2, envolvendo

aproximadamente metade do conteúdo total em cada uma delas, mais a pontuação referente a

exercícios selecionados de alguns tópicos, com data de entrega a combinar. As provas e a soma de

todos os exercícios terão pontuação máxima de 10,0 pontos e o aluno que obtiver média nas provas e

lista maior ou igual a 5,0 pontos será aprovado. O aluno que faltar uma das provas deverá realizar a

prova substitutiva (PS) cujo conteúdo será toda a matéria do curso. A PS será aberta para qualquer

aluno que desejar realizá-la, entretanto, neste caso, a nota da PS irá obrigatoriamente substituir a menor

nota das provas P1 ou P2, mesmo que a nota da PS seja inferior.

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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

8.1 BIBLIOGRAFIA BÁSICA

1- B. H. Bransden and C. J. Joachin, Physics of atoms and molecules – Editora Prentice Hall, 2003 2- David J. Griffiths, Mecânica Quântica - Editora Pearson, 2011

8.2 BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

1- Feynman, Leighton e Sands - Lições de Física de Feynman III – Editora ARTMED

2- H. Moysés Nussenzveig, Curso de Física Básica 4 – Ótica, Relatividade e Física Quântica - Editora Edgard Blücher LTDA

9. CRONOGRAMA DE AULAS DO SEMESTRE

DATA HORAS CONTEÚDO

05/08/19 2hs O átomo nuclear e de Bohr (1.6, 1.7) 07/08/19 2hs Conceito de momento angular e Spin (1.8)

12/08/19 2hs Hipótese de de Broglie e mecânica ondulatória (1.9) 14/08/19 2hs Partículas, ondas e princípio da incerteza (2.1)

19/08/19 2hs Equação de Schrodinger, operadores e observáveis (2.2, 2.3) 21/08/19 2hs Exemplos unidimensionais e momento angular (2.4, 2.5)

26/08/19 2hs Forças centrais e equação de Schrodinger para um elétron (2.6, 3.1) 28/08/19 2hs Níveis de energia e autofunções de estados ligados (3.2, 3.3)

02/09/19 2hs Valor esperado de sistemas hidrogenóides (3.4, 3.5)

04/09/19 2hs Interação de um elétron com campo eletromagnético (4.1-4.4) 09/09/19 2hs Regras de seleção e largura de linha (4.5-4.7)

11/09/19 2hs Estrutura fina, hiperfina e efeito Zeeman (5.1, 5.2, 5.5) 16/09/19 2hs Equação de Schrodinger para dois elétrons (6.1) 18/09/19 2hs Princípio de exclusão de Pauli (6.2)

23/09/19 2hs Níveis de energia para dois elétrons (6.3) 25/09/19 2hs Modelo de partícula independente (6.4)

30/09/19 2hs Estado fundamental e excitados para átomos com dois elétrons (6.5, 6.6)

02/10/19 2hs Revisão e exercícios

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07/10/19 2hs PROVA 1 (P1)

09/10/19 2hs Aproximação de campo central (7.1) 14/10/19 2hs Modelo de Thomas-Fermi (7.3) 16/10/19 2hs Método de Hartree-Fock (7.4)

21/10/19 2hs SIAC

23/10/19 2hs SIAC

28/10/19 2hs FERIADO SERVIDOR PÚBLICO

30/10/19 2hs Interação de muitos elétrons com campo eletromagnético (8.1, 8.4, 8.5) 04/11/19 2hs Estrutura molecular e aproximação de Born-Oppenheimer (9.1, 9.2) 06/11/19 2hs Rotação, vibração e estrutura eletrônica de moléculas (9.3-9.5) 11/11/19 2hs Espectro de rotação e vibração de moléculas (10.1, 10.2) 13/11/19 2hs Espectro eletrônico de moléculas (10.3)