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Objetivos de la asignatura

     La asignatura Física de la Materia Condensada es dictada durante el primer cuatrimestre del tercer año de la carrera de Ingeniería de Materiales.  Sus contenidos constituyen, esencialmente, una introducción a mecánica cuántica y física del sólido.  Los temas están particularmente dirigidos a explicar el comportamiento microscópico de la materia que da lugar a sus propiedades macroscópicas.

Contenidos

     Se presentan en primer lugar los experimentos que muestran la necesidad de la teoría cuántica.  Se discute el desarrollo histórico de la mecánica cuántica y los conceptos de la mecánica clásica que fracasan en explicar diversos fenómenos.  Presentamos luego la ecuación de Schrödinger y su aplicación a problemas unidimensionales.  Muchos de los procedimientos de la mecánica cuántica se desarrollan aquí informal e intuitivamente.  Mediante el modelo de Kronig-Penney se introduce el concepto de banda de energía.  Con la apropiada estadística se explica la distribución de electrones en los niveles permitidos del cristal y sus consecuencias para la conducción eléctrica.  Se analiza, a continuación, la conformación de los sólidos desde el punto de vista básico del enlace cristalino y se presentan algunas estructuras cristalinas sencillas.  Las propiedades térmicas de los sólidos se analizan luego de presentar los posibles tipos de vibración en la red cristalina.  Se analizan con cierto detalle los modelos de Einstein y Debye del calor específico.  Se presta especial atención a la estructura de bandas de los sólidos que permiten al estudiante disponer de los elementos necesarios para estudiar la dinámica de portadores en los sólidos y algunos fenómenos de volumen y superficie.

Metodología

     La enseñanza de esta materia es un verdadero dilema para el docente, quien debe presentar conceptos de no fácil comprensión.  Uno desea por un lado no ser superficial y por otro que el estudiante no se pierda con el alto grado de sofisticación matemática que involucra un tratamiento riguroso.  Para muchos estudiantes los desarrollos matemáticos constituyen una barrera impenetrable a la comprensión conceptual, y por esta razón los detalles son evitados en muchos casos.  Intentamos desarrollar, sin embargo, un nivel intermedio en el que el sólido y sus propiedades fundamentales se entiendan mediante la aplicación de los conceptos básicos de la mecánica cuántica elemental.  Ésta se presenta en un nivel introductorio con énfasis en sus conceptos y métodos con los que el estudiante se familiariza a través del análisis de problemas lo más simple posibles.
Esta asignatura tiene una carga horaria de siete horas semanales.  El tiempo disponible se divide equilibradamente entre clases teóricas y prácticas.  En éstas se da considerable énfasis a la solución de problemas por parte del estudiante de modo que cada tópico desarrollado en las clases teóricas incluye aplicaciones que el estudiante puede resolver.  El grado de dificultad de los problemas es variado, algunos son simples aplicaciones, en tanto que otros constituyen extensiones de las clases teóricas.  Los conocimientos necesarios para el curso son correctamente cubiertos en los cursos previos de cálculo y física.  De todos modos los temas requeridos se desarrollan o refrescan en el curso.
Las actividades de laboratorio para realizar experimentos relacionados con algunos de los temas anteriores no son en general posibles ya que no se dispone de un laboratorio equipado de tal envergadura.  Sin embargo, a fin de completar algunos aspectos teóricos, se dispone de programas didácticos para computadoras, algunos desarrollado en la cátedra  y otros comerciales.

Funcionamiento y Evaluación

     A partir del año 2019, por directivas del Consejo Académico, hemos debido cambiar el sistema de evaluación, que habíamos utilizado desde hace 40 años exitosamente.  Se detalla a continuación el sistema adoptado, lo que consideramos un claro retroceso, tanto en lo académico como en cuanto al principio de libertad de cátedra.  He hecho saber que no me hago responsable por las consecuencias que este cambio puede producir, consecuencias que son de exclusiva responsabilidad del Consejo Académico.
Para promocionar se debe reunir el 60 % del puntaje total de tres parciales de 10 puntos cada uno, y además los tres parciales deben ser aprobados (5 puntos).  Se habilita si se aprueban los tres parciales.  Se puede desaprobar uno de los tres parciales y recuperarlo sobre el final de la cursada a fin de obtener la habilitación.

Bibiliografía

Primera parte (Mecánica cuántica)

P.A. Tipler, Física Moderna (19 en biblioteca de la facultad)
A. Beiser, Conceptos de Física Moderna
R. Feynman, The Feynman Lectures on Physics (v. III)
Alonso-Finn, Física (v. III)
Resnick-Halliday, Física (v. III)

Segunda parte (Sólidos)

Holmes, Physical Principles of Solid State Devices
J.P. Mc Kelvey, Física del Estado Sólido y de Semiconductores (9 en biblioteca de la facultad)
C. Kittel, Introducción a la Física del Estado Sólido
K.V. Shalimova, Física de los semiconductores (5 en biblioteca de la facultad)
R.H. Bube, Electrons in Solids
HORARIOS
Teoría
Mie:  9 a 12hs
Prácticos:
Vie: 15-18hs y Lun: 8-11hs
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Facultad de Ingeniería
Univ. Nac. de Mar del Plata
Juan B. Justo 4302
Mar del Plata (B7608FDQ)
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