Física Atómica e Molecular

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.

 

Caracterização geral

Código

10527

Créditos

6.0

Professor responsável

José Paulo Moreira dos Santos, Paulo Manuel Assis Loureiro Limão Vieira

Horas

Semanais - 5

Totais - 72

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

A disponibilizar brevemente

Bibliografia

- Física Atómica - J. P. Santos, 2019

- 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 e aulas teórico-práticas.

Método de avaliação

Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos

  1. De acordo com as Regulamento de Avaliação da FCT (Aprovado pelo Conselho Executivo em 16 de Janeiro de 2018) a avaliação em “FAM” enquadra-se no tipo Avaliação Contínua.
  2. A avaliação consiste num método único para todos os alunos.
  3. As classificações mencionadas nos Artigos seguintes é expressa na escala de 0 a 20 valores.

 

Artigo 2º – Componente Teórica

  1. A classificação da componente teórica (NT) é a média aritmética arredondada às unidades das classificações obtidas nos 2 testes (a classificação de cada teste é arredondada às unidades) ou a classificação do exame final arredondada às unidades.
  2. Os estudantes que obtenham uma classificação NT igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente teórica.

  

Artigo 3º – Testes e Exame

  1. A inscrição nos testes no CLIP é obrigatória.
  2. Cada teste incidirá essencialmente sobre toda a matéria leccionada nas aulas teóricas até à aula teórica anterior ao teste.
  3. Apesar de a avaliação nos testes não ser cumulativa, e devido à natureza dos assuntos abordados nesta Unidade Curricular, não é excluído que um elemento de avaliação se socorra de conhecimentos respeitantes  à matéria avaliada em elemento(s) anterior(es).
  4. Os testes realizam-se no horário das aulas do turno teórico, na sala onde normalmente decorrem as lições ou em sala previamente anunciada no CLIP.
  5. Os estudantes só poderão ter consigo durante a prova de avaliação:
    1. Caneta/esferográfica;
    2. Documento de identificação com fotografia;
    3. Documentos de consulta quando anunciado pelos docentes.
  6. Durante a realização das provas não é permitida a utilização de aparelhos electrónicos, tais como máquinas de calcular e telemóveis (os quais devem estar desligados e junto com os pertences colocados em local indicado pelos docentes) bem como outro tipo de equipamento com ligação à internet. Excepcionalmente, poderá ser permitida a utilização de máquinas de calcular não programáveis na sequência de aviso prévio.
  7. Não é permitido desagrafar as folhas dos cadernos com os enunciados e com as resoluções feitas pelos estudantes na prova.
  8. A prova será anulada se não forem satisfeitos os nºs 5, 6 ou 7.
  9. Os estudantes que cometam fraude numa prova de avaliação (Teste ou Exame) terão a referida prova anulada, estão automaticamente reprovados na unidade curricular no presente ano lectivo, e perdem a frequência caso já a tenham obtido em anos lectivo anteriores, o que implica que terão que obter frequência no ano lectivo seguinte.

 

Artigo 4º – Componente Teórico-Prática

  1. A participação activa em, pelo menos, 2/3 das aulas teórico-práticas (problemas) a partir da 2ª aula (semana de 16 de Março) é obrigatória.
  2. Não serão aceites justificações para eventuais ausências às aulas teórico-práticas. Os alunos devem gerir a possibilidade de poderem não comparecer a 1/3 das aulas de forma a poderem utilizar essas faltas para eventuais compromissos ou situações imponderáveis, incluindo situações pontuais de doença.
  3. Na 1ª aula teórico-prática (semana de 9 de Março) serão:
    1. Apresentadas em detalhe as regras de avaliação desta componente;
    2. Confirmadas presencialmente as inscrições;
    3. Constituídos os grupos de trabalho (3 alunos por grupo).
  4. Os alunos que não satisfaçam o nº 3.2 terão a sua inscrição no turno teórico-prático cancelada no CLIP.
  5. No limite das vagas disponíveis, poderão ser aceites mudanças de turno durante a primeira semana de aulas práticas. Para tal, os estudantes deverão contactar os docentes responsáveis pelos turnos.
  6. Os alunos deverão resolver no quadro, entregar por escrito a resolução (1 exemplar por grupo) ao docente e discutir nas aulas os problemas propostos, de acordo com a calendarização previamente estabelecida.
  7. Sendo NPR a média das classificações dos problemas resolvidos e discutidos nas aulas, e NTPA a classificação relativa à participação nas aulas TP, a classificação da componente teórico-prática (NTP) é igual ao resultado dada pela seguinte expressão arrendado às unidades: NTP=0,8×NPR+0,2×NTPA.
  8. Os estudantes que satisfaçam o nº 1 e que obtenham uma classificação NTP igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente teórico-prática.

 

Artigo 5º – Componente Prática

  1. As aulas práticas, ou laboratoriais (AL), terão início na 1ª semana de aulas (semana de 02 de Março).
  2. Na primeira aula prática de cada turno serão:
    1. Apresentadas em detalhe as regras de avaliação desta componente;
    2. Confirmadas presencialmente as inscrições nos turnos;
    3. Constituídos os grupos de trabalho (2 estudantes por grupo).
  3. Os estudantes que não satisfaçam o nº 2.2 terão a sua inscrição no turno prático cancelada no CLIP.
  4. No limite das vagas disponíveis, poderão ser aceites mudanças de turno durante a primeira semana de aulas práticas. Para tal, os estudantes deverão contactar os docentes responsáveis pelos turnos práticos.
  5. Os estudantes que têm frequência estão impedidos de repetir a parte prática.
  6. Nas AL os estudantes realizarão  trabalhos de laboratório (TL) quinzenalmente de acordo com calendarização prévia afixada no CLIP.
  7. A avaliação de cada TL é formada pela avaliação da prestação dos estudantes durante a realização do trabalho laboratorial.  A classificação dos TL (NTL) é igual à média aritmética das classificações de todos os TL arredondada às unidades.
  8. Será entregue um relatório completo de um dos TL realizados escolhido arbitrariamente pelo docente, ao qual será atribuído uma classificação arredondada às unidades (NRel).
  9. A classificação da componente prática (NP) é o resultado das seguintes ponderações arredondado às unidades:
    1. NTL vale 30%;
    2. NRel vale 70%;
  10. Os alunos que obtenham uma classificação NP igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação na componente prática.

  

Artigo 6º – Frequência

  1. Os estudantes que satisfaçam simultaneamente o nº 8 do Art. 4º e o nº 10 do Art. 5 obtêm frequência à unidade curricular.
  2. A frequência obtida nos anos lectivos 2017/2018 e 2018/2019 é válida no corrente ano lectivo. As frequência obtida em anos lectivos anteriores a 2017/2018 não é válida no corrente ano lectivo.
  3. A lista dos estudantes que obtiveram frequência em anos lectivos anteriores está no CLIP em "Documentação de Apoio > Outros > FAM_1920_Frequencia_Anos_Anteriores.pdf".
  4. Na eventualidade de não constar o nome de um estudante que tenha obtido frequência em anos lectivos anteriores, esse estudante deverá enviar um email ao responsável da unidade curricular (Prof. Paulo Limão-Vieira, plimaovieira@fct.unl.pt), até às 19h do dia 13 de Março (6ª feira), com o Assunto “Frequência obtida anteriormente”, o nome completo, o número actual (e o número anterior se for esse o caso), o ano em que obteve a frequência e uma cópia da pauta (que está no CLIP) onde conste a informação que obteve frequência.
  5. A partir do dia 13 de Março, todos os estudantes que não constem na lista referida no nº 3 serão considerados como não tendo frequência.

  

Artigo 7º – Classificação Final

  1. Os alunos com frequência que satisfaçam, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º, o nº 7 do Art. 4º, e o nº 10 do Art. 5º  obtêm aprovação na unidade curricular.
  2. A classificação final dos alunos que não tenham obtido frequência num ano lectivo anterior é o resultado das seguintes ponderações aproximado às unidades:
    1. NT vale 60%;
    2. NL vale 30%;
    3. NTP vale 10%.
  3. A classificação final dos alunos que tenham obtido frequência num ano lectivo anterior é o resultado das seguintes ponderações aproximado às unidades:
    1. NT vale 70%;
    2. NL vale 30%.
  4. Os alunos que satisfaçam o nº 1 e que obtenham classificação final superior a 16 valores são admitidos a uma prova oral.
  5. Na prova oral mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
  6. A ausência à prova oral referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
  7. Nos restantes casos, não previstos nos números e Artigos anteriores, o estudante reprova à unidade curricular.

 

Artigo 8º – Melhoria de Nota

  1. Os estudantes que pretendam efectuar melhoria de nota devem cumprir, para esse efeito, as formalidades legais de inscrição.
  2. Os estudantes que tenham obtido aprovação na Unidade Curricular no corrente ano lectivo de 2019/2020, ou no ano lectivo 2018/2019, podem melhorar apenas a classificação da componente teórica.
  3. A nova classificação final é obtida seguindo o nº 2 ou o nº3 do Artigo 7º, consoante o caso, considerando a classificação do exame como a nova classificação NT e a(s) classificação(ões) da(s) restante(s) componente(s) obtida(s) no ano lectivo em que o estudante obteve aprovação na Unidade Curricular.
  4. Os estudantes que obtenham classificação final descrita no nº 4 superior a 16 valores são admitidos a uma prova oral.
  5. Na prova oral mencionada no número anterior, os estudantes podem subir ou descer a nota final com a garantia de classificação mínima de 16 valores.
  6. A ausência à prova oral referida no número anterior traduz a aceitação por parte do estudante da nota final de 16 valores.
  7. Nos restantes casos, não previstos nos números anteriores, o estudante não melhora a classificação.

 

Artigo 9º – Trabalhadores Estudantes

  1. Os estudantes são considerados como detentores do estatuto de Trabalhador Estudante (TE) se constarem como tal nas pautas no CLIP.
  2. Os estudantes devem, assim que possível, comunicar o seu estatuto ao docente responsável da unidade curricular.
  3. Os estudantes com o estatuto de TE que satisfaçam, simultaneamente, o  nº 2 do Art. 2º, o nº 7 do Art. 4º, e o nº 10 do Art. 5º obtêm aprovação na unidade curricular.
  4. Os estudantes detentores do estatuto de Trabalhador Estudante, tal como os restantes estudantes, têm que realizar as provas de avaliação segundo o calendário previamente tornado público.

  

Artigo 10º – Conduta na Sala de Aula

  1. Para que todos beneficiem da experiência de aprendizagem é exigido aos estudantes que respeitem as seguintes regras de conduta na sala de aula:
    1. Pontualidade: Os estudantes deverão estar presentes na sala à hora de começo da aula. Os docentes impedirão a entrada dos estudantes que cheguem mais de 5 minutos atrasados;
    2. Preparação das aulas e participação nas discussões: A participação activa exige que os estudantes preparem a matéria apresentada e discutida nas aulas, e que contribuam para as discussões;
    3. Os telemóveis devem permanecer desligados e guardados até ao fim da aula. Os estudantes que utilizem o telemóvel serão automaticamente convidados a sair da aula;
    4. A utilização de computadores portáteis e outros aparelhos electrónicos nas salas de aulas está sujeita à aprovação dos docentes.

 

Artigo 11º – Outros

  1. Os estudantes quando contactarem os docentes através de mensagem electrónica (email) devem indicar no “Assunto (Subject)” a seguinte informação: “FAM - Turno – Nome – Nº de estudante – Assunto”.
  2. Não serão respondidas mensagens electrónicas com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da unidade curricular no CLIP. 

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

  1. Efeito Fotoeléctrico
  2. Difracção de Electrões
  3. Descargas em gases
  4. Experiência de Franck-Hertz
  5. Raios-X
  6. Espectrometria de massa
  7. Ressonância Paramagnética Electrónica


Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: