Introdução à Mecânica Quântica

Código:

IMQ01

Sigla:

IMQ

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
CNAEF	Engenharia e técnicas afins

Ocorrência: 2024/2025 - 2S (edição n.º 1)

Ativa?	Sim
Página Web:	http://villate.org/pt/courses/quantum_mechanics/index.html
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Introdução à Mecânica Quântica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
IMQ	0	Plano de estudos oficial	1	-	1,5	12	40,5
L.AERO	0	Plano de estudos oficial	2	-	1,5	12	40,5
L.BIO	0	Plano Oficial do ano letivo	2	-	1,5	12	40,5
L.EA	0	Plano Oficial	1	-	1,5	12	40,5
L.EC	9	Plano de estudos oficial	1	-	1,5	12	40,5
L.EEC	1	Plano Oficial	2	-	1,5	12	40,5
L.EGI	6	Plano Oficial do ano letivo	1	-	1,5	12	40,5
L.EM	0	Plano de Estudos Oficial	2	-	1,5	12	40,5
L.EMAT	1	Plano Oficial do ano letivo 2021	1	-	1,5	12	40,5
L.EMG	0	Plano de estudos oficial a partir de 2008/09	2	-	1,5	12	40,5
L.EQ	0	Plano de estudos oficial	2	-	1,5	12	40,5

Língua de trabalho

Português e inglês

Objetivos

Transmitir o conhecimento mínimo para compreender os conceitos fundamentais da Mecânica Quântica e as suas aplicações tecnológicas.

Resultados de aprendizagem e competências

Após frequentar esta disciplina deverá ser capaz de explicar os postulados da mecânica quântica, resolver a equação de Schrödinger em casos simples e compreender conceitos básicos da mecânica quântica tais como a dualidade onda-partícula, princípio de incerteza, princípio de exclusão e entrelaçamento quântico.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Álgebra linear e Física I (mecânica).

Programa

1. Bases matemáticas. Espaços vetoriais no campo dos números complexos. Notação de "bras" e "kets". Teoria das probabilidades.
2. Partículas e ondas. Momento linear. Energia cinética e potencial. Momento angular. Movimento ondulatório. Interferência de ondas. Difração.
3. História. Teorias da luz. Radiação do corpo negro. Efeito fotoelétrico. Modelos atómicos.
4. Fundamentos da mecânica quântica. Quantização da energia. Dualidade onda-partícula. Descrição
probabilística. Princípio de incerteza.
5. Modelo quântico do eletrão. Ondas de De Broglie. Condensação de Bose-Einstein. Dispersão de eletrões.
6. Modelo quântico da luz. Fotões. Polarização. Lei de Malus. Divisores de feixe.
7. Sobreposição e entrelaçamento quântico. Sobreposição coerente de estados. Entrelaçamento e bases de Bell. O paradoxo do gato de Schrödinger. Teleportação quântica. Clonagem quântica.
8. Equação de Schrödinger. Resolução da equação de Schrödinger em uma dimensão: partícula dentro de uma caixa. Efeito túnel. Resolução da equação de Schrödinger em três dimensões: átomo de hidrogénio.

Bibliografia Obrigatória

Zubairy, M. S.; Quantum Mechanics for Beginners, with applications to quantum communication and quantum computing, Oxford University Press, 2020. ISBN: 978-0-19-885423-4

Bibliografia Complementar

Susskind, L. & Friedman, A.; Quantum Mechanics, The Theoretical Minimum, Penguin Books, 2014. ISBN: 978-0-141-97781-2
Feynman , Richard P.; The feynman lectures on physics
Jordan, T. F.; Quantum mechanics in simple matrix form, John Wiley & Sons, 1986. ISBN: 0-471-81751-1
van Dommelen, L.; Quantum Mechanics for Engineers, Author's edition, 2012

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A matéria será apresentada em 12 aulas teóricas. O estudante deverá entregar um grupo de problemas para resolver em casa e realizar um exame final.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	70,00
Trabalho escrito	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	16,50
Frequência das aulas	12,00
Trabalho escrito	12,00
Total:	40,50

Obtenção de frequência

Obtém frequência um estudante regularmente inscrito que tenha frequentado pelo menos 75% das aulas e que tenha entregue o trabalho para casa.

Fórmula de cálculo da classificação final

0.3 (nota dos problemas) + 0.7 (nota do exame)

Provas e trabalhos especiais

Trabalho de estágio/projeto

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Melhoria de classificação

Observações