Laboratori Avançat
Codi: 100177 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 2500097 Física | OT | 4 | 1 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Javier Rodríguez Viejo
- Correu electrònic:
- Javier.Rodriguez@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- català (cat)
- Grup íntegre en anglès:
- No
- Grup íntegre en català:
- No
- Grup íntegre en espanyol:
- No
Equip docent
- Francesc Pi Vila
- Javier Rodríguez Viejo
- Markus Gaug
Prerequisits
Per tal de realitzar l'assignatura és recomanable que l'alumne hagi assolit un bon coneixement de les matèries bàsiques i obligatòries cursades dins el grau de Física.
Objectius
L'objectiu d'aquesta assignatura és apropar a l’estudiant al món de la física experimental des de les diferents àrees (estructura atòmica, fotònica, matèria condensada, nuclear i de partícules) i afermar el coneixement i comprensió dels fonaments físics. Així mateix, es pretén que l’alumne pugui aprofundir en el coneixement dels temes seleccionats, de caràcter avançat, incloent-hi els desenvolupats actualment a la física de frontera. En finalitzar l’assignatura, l’alumne hauria de ser capaç entre d’altre coses de: (i) plantejar i executar una investigació experimental, utilitzant el mètodes apropiats, amb aportacions innovadores i competitives (ii) raonar críticament amb capacitat analítica, elaborant arguments lògics. (iii) treballar en grup i de forma autònoma per tal d’arribar als objectius científics fixats a cada pràctica, (iv) redactar informes científics amb rigor i esperit crític, utilitzant correctament el llenguatge tècnic i elaborant arguments lògics, i finalment (v) ser capaç de comunicar eficaçment els resultats obtinguts en presència de públic de forma clara i concisa.
Competències
- Actuar amb responsabilitat ètica i amb respecte pels drets i deures fonamentals, la diversitat i els valors democràtics.
- Actuar en l’àmbit de coneixement propi valorant l’impacte social, econòmic i mediambiental.
- Aplicar els principis fonamentals a l'estudi qualitatiu i quantitatiu de les diferents àrees particulars de la física
- Comunicar eficaçment informació complexa de manera clara i concisa, ja sigui oralment, per escrit o mitjançant TIC, i en presència de públic, tant a públics especialitzats com generals
- Conèixer els fonaments de les principals àrees de la física i comprendre'ls
- Conèixer les bases d'alguns temes avançats incloent desenvolupaments actuals en la frontera de la física sobre els quals poder-se formar posteriorment amb més profunditat
- Introduir canvis en els mètodes i els processos de l’àmbit de coneixement per donar respostes innovadores a les necessitats i demandes de la societat.
- Planejar i realitzar, utilitzant els mètodes apropiats, un estudi, mesura o recerca experimental i interpretar i presentar-ne els resultats
- Raonar críticament, tenir capacitat analítica, fer servir correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics
- Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte
- Treballar en grup, assumint responsabilitats compartides e interaccionant professional i constructivament amb altres amb absolut respecte als seus drets.
- Utilitzar instruments informàtics (llenguatges de programació i programari) adequats a l'estudi de problemes físics
Resultats d'aprenentatge
- Analitzar de manera crítica partint dels fenòmens físics presents en l'experiment.
- Comunicar eficaçment informació complexa de manera clara i concisa, ja sigui oralment, per escrit o mitjançant TIC, i en presència de públic, tant a públics especialitzats com generals.
- Descriure els fenòmens físics presents en els experiments realitzats.
- Descriure la física que governa els experiments realitzats.
- Elaborar informes dels resultats obtinguts.
- Explicar el codi deontològic, explícit o implícit, de l’àmbit de coneixement propi.
- Fer consultes bibliogràfiques.
- Identificar els conceptes bàsics relacionats amb l'àrea de la física a què s'adscriuen els experiments a realitzar.
- Identificar els conceptes bàsics relacionats amb l'àrea de la física en què s'adscriuen els experiments a realitzar.
- Identificar les implicacions socials, econòmiques i mediambientals de les activitats academicoprofessionals de l’àmbit de coneixement propi.
- Identificar situacions que necessiten un canvi o millora.
- Interpretar els resultats experimentals obtinguts extraient conclusions de manera crítica.
- Racionalitzar estratègies metodològiques per obtenir els resultats experimentals.
- Raonar críticament, tenir capacitat analítica, usar correctament el llenguatge tècnic i elaborar arguments lògics.
- Representar en gràfics correctament les dades experimentals utilitzant programari adequat.
- Treballar autònomament, tenir iniciativa pròpia, ser capaç d'organitzar-se per assolir uns resultats i planejar i executar un projecte.
- Treballar correctament amb programari d'edició d'informes científics.
- Treballar en grup, assumir responsabilitats compartides i interaccionar professionalment i de manera constructiva amb altres persones amb un respecte absolut als seus drets.
- Utilitzar correctament els instruments i materials del laboratori.
- Utilitzar correctament programari de càlcul numèric.
- Valorar la precisió dels resultats i les mesures obtinguts.
Continguts
Dins l'assignatura de laboratori avançat l'alumne podrà tria entre dos itineraris:
i) Un basat en un treball monogràfic que pot servir com a base per a un posterior treball de grau. S'ofereix la possibilitat de triar (en la mesura del possible) dins de quatre àrees de coneixement: magnetisme de la matèria, física de nanomaterials, fotònica i física de radiacions. En cada cas, els temes dels treballs hauran de ser consensuats amb els professors responsables.
ii) Un itinerari tradicional basat en la realització de tres pràctiques dins d'una selecció de pràctiques ofertes:
- Bombeig òptic d’un vapor. On es veurà: l’ Orientació dels àtoms d’un vapor amb llum polaritzada, la conservació del moment angular de la llum, fenòmens de relaxació i fluorescència i la ressonància magnètica de RF i seva detecció òptica.
- Efecte Zeeman. S’estudiarà mitjançant tècniques òptiques el desdoblament de les línees espectrals dels àtom d’una llamparà de Cd en presencia de camps magnètics aplicats.
- Traçat de cicles d’histèresi de materials magnètics. S’estudiaran els cicles d’histeresi de ferrites per tal d’obtenir les magnetitzacions de saturació Ms i romanència Mr, així com el camp coercitiu Hc.
- Física del plasma. S’introduirà a l’estudia a la física del plasma. Es generarà un plasma al laboratori, mesurant les principals característiques:espectre visible, temperatures i densitat dels portador (electròniques i iòniques).
- Espectrometria alfa d’alta resolució. S’utilitzaran detectors semiconductors de barrera de superfície per tal de detectar l’activitat duna mostra patró de Font patrò d’Americi-Plutoni-Curi.
- Radiació X. Tracta de familiaritzar l’alumne amb les diverses propietats de la radiació X de l’espectre electromagnètic. S’estudiarà com es genera, com es pot utilitzar per caracteritzar les propietat cristal·lines, la seva interacció amb la matèria i l’efecte Compton.
- Efecte Hall en semiconductors. Mitjançant l’estudi de efecte hall a una mostra de semiconductoras estudiaran les seves propietats electròniques com la densitat de portadors (dopatge) o el gap energètic entre bandes de conducció i valència.
- Mesures de conductivitat térmica en capes fines i materials volumètrics.
Metodologia
Via tradicional:
Per tal de realitzar l’assignatura els estudiants hauran de seleccionar un itinerari de 3 pràctiques dins de la llista oferta. Cadascuna de les pràctiques tindrà una sessió teòrica prèvia (1 a 3 hores) a la qual es revisaran els fonaments teòrics necessaris i les especificitats necessàries a cada cas. Posteriorment, es realitzaran 3 ò 4 sessions de laboratori (fins a 4h cadascuna) per pràctica, en les quals l’estudiant de forma autònoma amb l’assessorament del professor haurà d’obtenir el resultats experimental. Amb les dades obtingudes de les experiències als laboratoris els estudiants hauran de preparar breus informes científics corresponents (5 pàgines cadascún màxim).
Via treball monogràfic (base de treball de grau):
De forma consensuada amb el professor es seleccionarà el temas de la pràctica a realitzar. Igual que en el cas anterior, però de forma monogràfica, es revisaran els fonaments teòrics necessaris i les especificitats necessàries a cada cas. Posteriorment, es realitzaran les sessions de laboratori (fins a 36h), en les quals l’estudiant de forma autònoma amb l’assessorament del professor haurà d’obtenir el resultats experimentals. Amb les dades obtingudes de les experiències als laboratori l'estudiant haurà de preparar un informe científic (15 pàgines màxim).
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes de teoria | 13 | 0,52 | 1, 3, 4, 8, 9, 13, 14 |
| Sessions pràctiques | 36 | 1,44 | 2, 16, 18 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Estudi i preparació de les pràctiques | 56 | 2,24 | 3, 7, 8, 9, 14 |
| Redacció d'informes | 40 | 1,6 | 1, 3, 4, 5, 7, 9, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 20, 21 |
Avaluació
Cada alumne realitzarà quatre pràctiques seleccionades dins de la llista ofertada. Per a cada pràctica, l’avaluació de les competències es realitzaràn mitjançant el lliurament d’informes sobre els resultats experimentals obtinguts i la posterior entrevista personal on l’alumne haurà de defensar el treball fet i mostrar els coneixements adquirits. El pes a la nota final de cada una de les pràctiques serà del 25% a l’avaluació final. Per tal que es pugui fer el còmput de la nota final, cap de les notes ha de ser inferior a 4 sobre 10. En el cas del treball monogràfic, la nota vindrà de l'avaluació d'un informe ùnic amb major nivell de profonditat realitzat sobre la pràctica única.
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Modalitat 1: Avaluació informe pràctica 1 | 25% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
| Modalitat 1: Avaluació informe pràctica 2 | 25% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
| Modalitat 1: Avaluació informe pràctica 3 | 25% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
| Modalitat 1: Avaluació informe pràctica 4 | 25% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
| Modalitat 2: Avaluació informe pràctica única. | 100% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 |
Bibliografia
Bibliografía:
- Guions de pràctiques suministrats a travès del Campus Virtual.
- A. Corney. Atomic and laser spectroscopy. Clarenden Press. Oxford 1977. Cap. 17
- C. Cohen-Tannoudji and A. Kastler. Optical Pumping. (Progress in Optics. Vol V. Ed. E.Wolf. North Holland Amsterdam).
- W. Demtröder. Laser Spectroscopy. Basic concepts and instrumentation. Springer. Cap.10
- Glenn F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, Ed. John Wiley & Sons
- Experiments in Nuclear Science. Laboratory Manual. EG&ORTEC c.34530989.
- R.J.Goldston and P.H.Rutherford, Introduction to Plasma Physics. Institute of Physics Publishing. Cap. 1. Libro y diskette. Referencia UAB: 82 G 1
- F.F.Chen. Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion. Vol. 1:Plasma Physics. 2nd edition. Plenum Press. Cap. 1. Referencia UAB: 533.9 Che
- L.Spitzer, Física de los Gases Totalmente Ionizados Ed. Alhambra . Referencia UAB: 533.7Spi.
- H.P.Klug, L.E.Alexander, X-ray Diffraction Procedures. Ed. John Wiley & Sons
- B.D.Cullity, Elements of X-ray Diffraction, Ed. Addison-Wesley
- N.W. Ashcroft and N.D. Mermin, "Solid State Physics" ISBN 978-0030839931.
- Kasap, Safa. "Hall Effect in Semiconductors" (http://mems.caltech.edu/courses/EE40%20Web%20Files/Supplements/02_Hall_Effect_Derivation.pdf).