Prof. Juan Carlos Cuevas

Theoretical Nanophysics @ UAM

Fundamentos de Física III (Grado en Física): curso 2019/2020; grupo 516



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Información General - Contenido de la Asignatura - Hojas de ejercicios - Bibliografía - Seminarios - Física en la red


- Información General



  • Profesor de teoría: Juan Carlos Cuevas Rodríguez, despacho 608 módulo 5, extensión 8627, e-mail: juancarlos.cuevas(at)uam.es.

  • Profesores de prácticas en aula:
    • Grupo 1: Juan Carlos Cuevas, despacho 608 módulo 5, e-mail: juancarlos.cuevas(at)uam.es.

    • Grupo 2: Rafael Sánchez, despacho 512 módulo 5, e-mail: rafael.sanchez(at)uam.es.

  • Horarios y aulas: Horarios y aulas de la asignatura (pdf).

  • Comienzo del curso: martes 28 de enero (2020) a las 16:30 (aula 101-2 del módulo 11).

  • Programa de la asignatura: Programa detallado de la asignatura (pdf).

  • Tutorías: a concertar por email (despacho 608, módulo 5).

  • Control: miércoles 1 de abril a las 16:30 en el aula correspondiente a las prácticas en aula. La duración será de una hora y cincuenta minutos. Se permitirá el uso de la calculadora y una hoja de fórmulas.

  • Examen convocatoria ordinaria: viernes 29 de mayo del 2019 a las 15:00 (aulas por determinar). La duración será de tres horas. Se permitirá el uso de la calculadora y una hoja de fórmulas.




- Contenido de la Asignatura



Capítulo 1: Relatividad I: Cinemática.


  • Relatividad newtoniana.

  • Los postulados de la relatividad especial.

  • Las transformaciones de Lorentz.

  • Dilatación del tiempo y contracción de la longitud.

  • El efecto Doppler relativista.

  • Transformación de las velocidades.

  • La paradoja de los gemelos y otras sorpresas.

  • Diagramas de Minkowski: espacio-tiempo y causalidad.


Material adicional:



Capítulo 2: Relatividad II: Dinámica y gravitación.


  • Momento lineal relativista.

  • Energía relativista.

  • Algunas consecuencias de los principios de conservación.

  • Introducción a la relatividad general: principio de equivalencia y predicciones básicas.


Material adicional:



Capítulo 3: Mecánica Cuántica I: Dualidad onda-corpusculo.


  • La naturaleza corpuscular de luz: radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y efecto Compton.

  • Electrones y ondas de materia.

  • Interpretación de la función de onda.

  • El principio de incertidumbre y alguna de sus consecuencias.


Material adicional:



Capítulo 4: Mecánica Cuántica II: La ecuación de Schrödinger.


  • La ecuación de Schrödinger en una dimensión.

  • Partícula en un pozo de potencial infinito.

  • Pozo de potencial finito.

  • Valores esperados y operadores.

  • El oscilador armónico cuántico.

  • Reflexión y transmisión de ondas electrónicas: el efecto túnel.

  • Ejemplos y aplicaciones del efecto túnel.


Material adicional:



Capítulo 5: Física Atómica.


  • Espectros atómicos.

  • Modelo de Bohr del átomo de hidrógeno.

  • La ecuación de Schrödinger en tres dimensiones.

  • Teoría cuántica del átomo de hidrógeno.

  • El espín del electrón.

  • El momento angular total y el efecto espín-órbita.

  • La ecuación de Schrödinger para dos o más partículas.

  • La tabla periódica.

  • Espectros ópticos y de rayos X.


Material adicional:



Capítulo 6: Moléculas.


  • El enlace molecular.

  • Niveles energéticos y espectros de moléculas diatómicas.


Material adicional:



Capítulo 7: Sólidos.


  • La estructura de los sólidos.

  • Imagen microscópica de la conducción eléctrica.

  • El gas de electrones de Fermi.

  • Teoría cuántica de la conducción eléctrica.

  • Teoría de bandas de los sólidos.

  • Semiconductores.

  • Uniones y dispositivos semiconductores.

  • Superconductividad.


Material adicional:



Capítulo 8: Física Nuclear.


  • Propiedades de los núcleos.

  • Radioactividad.

  • Reacciones nucleares.

  • Fisión y fusión.


Material adicional:



Capítulo 9: Física de Partículas.


  • Partículas elementales.

  • Interacciones fundamentales.

  • Leyes de conservación y simetrías.

  • El modelo estándar.

  • Más allá del modelo estándar.


Material adicional:



Capítulo 10: Astrofísica.


  • El Sol y el Sistema Solar.

  • Estrellas: estructura y evolución.

  • Galaxias.

  • Materia y energía oscura.


Material adicional:




- Hojas de Ejercicios




- Bibliografía recomendada



Los tres principales libros de consulta a lo largo del curso serán:

  • "Física para la ciencia y la tecnología: Física moderna" Vol. 2C, Paul A. Tipler y Gene Mosca, Editorial Reverté (quinta o sexta edición)

  • "Modern Physics" (5 or 6th edition) Paul A. Tipler y Ralph A. Llewellyn, W.H. Freeman and Company, New York (2008).

  • "Modern Physics" (3rd edition), R.A. Serway, C.J. Moses and C.A. Moyer, Thomson/Brook Cole (2005).


Otros libros de consulta:

  • "Física", M. Alonso y E.J. Finn, Pearson Educación (2000).

  • "Relatividad Especial", A.P. French, Editorial Reverté.

  • "Special Relativity", T.M. Helliwell, University Science Books (2010).

  • "Física Cuántica", Robert Eisberg y Robert Resnick, Editorial Limusa (1988).
  • "Astronomía fundamental", V.J. Martínez et al., Universidad de Valencia (2005).


Textos de divulgación científica:

- Relatividad:

  • "Las ideas que cambiaron el mundo: relatividad, mecánica cuántica y la revolución tecnológica del siglo XX", Daniel Farías y Juan Carlos Cuevas, Biblioteca Buridán (2018).

  • "El significado de la relatividad", Albert Einstein, Espasa Calpe.

  • "Sobre la teoría de la relatividad especial y general", Albert Einstein, Alianza Editorial (2008).

  • "It's about time: Understanding Einstein's relativity", N. David Mermin, Princeton University Press (2005).

  • "Six not-so-easy pieces: Einstein's relativity, symmetry, and space-time", Richard P. Feynman, Basic Books (2011).

  • "Relativity: A Very Short Introduction", Russell Stannard, Oxford University Press (2008).

  • "Black holes and time warps", Kip S. Thorne, W.W. Norton and Company (1994).


- Mecánica Cuántica:

  • "Las ideas que cambiaron el mundo: relatividad, mecánica cuántica y la revolución tecnológica del siglo XX", Daniel Farías y Juan Carlos Cuevas, Biblioteca Buridán (2018).

  • "Six easy pieces: Essentials of Physics", Richard P. Feynman, Basic Books (2011).

  • "Quantum: Einstein, Bohr, and the great debate about the nature of reality", Manjit Kumar, Icon Books Ltd (2009).

  • "Cuántica: guía para perplejos", Jim Al-Khalili, Alianza Editorial (2016).

  • "Cuántica: Qué significa la teoría más extraña", Philip Ball, Turner Publications (2018).

  • "Beyond uncertainty: Heisenberg, quantum physics, and the bomb", David C. Cassidy, Bellevue Literary Press (2009).


- Física del Estado Sólido:

  • "Las ideas que cambiaron el mundo: relatividad, mecánica cuántica y la revolución tecnológica del siglo XX", Daniel Farías y Juan Carlos Cuevas, Biblioteca Buridán (2018).

  • "Crystal Fire: The invention of the transistor and the birth of the information age", Michael Riordan and Lillian Hoddeson, Norton (1997).

  • "Stuff Matters: Exploring the marvelous materials that shape our man-made world", Mark Miodownik, Penguin Books (2013).


- Física de Partículas:

  • "Particle Physics: A Very Short Introduction", Frank Close, Oxford University Press (2004).

  • "Electrones, neutrinos y quarks", Francisco José Yndurain, Crítica (2006).

  • "Quarks, Leptons and the Big Bang" (2nd edition), Jonathan Allday, IOP Publishing.


- Astrofísica y Cosmología:

  • "Big Bang", Simon Singh, Biblioteca Buridán (2004).

  • "Welcome to the Universe: An Astrophysical Tour", Neil deGrasse Tyson, J. Richard Gott, and Michael A. Strauss, Princeton University Press (2016).

  • "Los tres primeros minutos del universo", Steven Weinberg, Alianza Editorial (2009).

  • "Einstein's telescope" Evalyn Gates, W.W. Norton and Company (2009).

  • "Wrinkles in Time: Witness to the Birth of the Universe", George Smoot and Keay Davidson (2007).

  • "Introducción a la Astrofísica", Eduardo López Battaner, Alianza (1999).

  • "El universo en un cáscara de nuez", Stephen Hawkings, Editorial Critica (2001).



- Seminarios



A lo largo del curso tendremos diversos seminarios sobre temas de especial interés en la física actual. Estos seminarios serán impartidos por expertos de reconocido prestigio que están trabajando en nuestro campus. La lista tentativa de charlas en este momento es la siguiente:


  • "Microscopio de efecto túnel", Iván Brihuega,
    Departamento de Física de la Materia Condensada (UAM).

  • "Física de Partículas: Más allá del Modelo Estándar y Teoría de Cuerdas", Angel Uranga, Instituto de Física Teórica IFT (UAM/CSIC).

  • "Computación e Información Cuántica", Carlos Tejedor, Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada (UAM).



- Física en la red