Prof. Juan Carlos Cuevas

Theoretical Nanophysics @ UAM

Fundamentos de Física III (Grado en Física): curso 2020/2021; grupo 516



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


- Información General



  • Profesor de teoría: Juan Carlos Cuevas Rodríguez, despacho 610 módulo 5, extensión 4909, e-mail: juancarlos.cuevas(at)uam.es.

  • Profesores de prácticas en aula:
    • Grupo 1: Juan Carlos Cuevas, despacho 610 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: miércoles 10 de febrero (2021) a las 14:30 (clase online a través de Teams).

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

  • Tutorías: a concertar por email y tendrán lugar telemáticamente (Teams).

  • Control: tentativamente el viernes 9 de abril a las 11:30 en el aula correspondiente a las prácticas en aula (si las condiciones lo permiten). La duración será de una hora y cincuenta minutos. Si se puede hacer presencialmente, se permitirá el uso de la calculadora y una hoja de fórmulas.

  • Examen convocatoria ordinaria: lunes 31 de mayo a las 15:00 en las aulas 401 y 403 del módulo 3. La duración será de tres horas (15:00-18:00). Se permitirá el uso de la calculadora y una hoja de fórmulas.

  • Examen convocatoria extraordinaria: lunes 21 de junio a las 15:00 en el aula 206 del módulo 9. 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).




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