Técnicas Experimentais III

Familiarizar aos e ás estudantes cos aspectos experimentais fundamentais concernentes ás materias de Electrodinámica, Física Cuántica e Óptica. O laboratorio busca a experimentación sobre os principios e leis básicas das materias anteriormente citadas, e en particular a apreciación crítica da compatibilidade entre estes modelos teóricos e os datos obtidos experimentalmente.
Co obxecto de proporcionar unha mellor aprendizaxe da materia, disporase de tres laboratorios diferentes, especializado cada un deles nunha das tres materias anteriormente citadas.

Resultados da aprendizaxe:
Tras cursar esta materia, o alumno:
· Terá coñecemento das tecnoloxías e sistemas experimentais empregados no ámbito da Física
· Adquirirá a habilidade para executar e implementar as normas de seguridade dun laboratorio.
· Terá competencia técnica e científica para asegurar a consecución de resultados precisos e reproducibles a partir dos cales se poidan
sacar conclusións válidas na área científica.
· Terá coñecemento e destreza no manexo das técnicas experimentais básicas de uso máis frecuente no ámbito da
Electrodinámica, Óptica e Física Cuántica
· Coñecerá como deseñar un estudo para permitir validar/rexeitar unha hipótese.
Demostrará un bo coñecemento e manexo das ferramentas informáticas básicas de maior relevancia no ámbito da Física.

Os contidos desta materia divididos por laboratorios son:

Laboratorio de Electrodinámica:

1. TUBO DE THOMSON. Medida da relación carga-masa para un electrón.
2. EXPERIMENTOS CON MICROONDAS. Propiedades fundamentais dos campos de microondas, zona cercana e zona de radiación. Óptica a frecuencia de microondas: Reflexión, interferencia e difracción.
3. ESTUDO DA PROPAGACIÓN NUNHA LIÑA DE TRANSMISIÓN BIFILAR. Estudo dos parámetros dunha guía de transmisión. Resposta dunha liña a un sinal sinusoidal e a un sinal tipo pulso.
4. ESTUDO DA PROPAGACIÓN NUNHA GUÍA DE ONDAS RECTANGULAR. Propagación de ondas electromagnéticas en guías. Adaptación de guías.
5. ESTUDO DA PROPAGACIÓN DE ONDAS NUN MEDIO CON PERDAS. Propagación de ondas en condutores. Cálculo da condutividade dun metal.

Laboratorio de Óptica:

1. EXPERIENCIAS DE ÓPTICA XEOMÉTRICA: Caracterización de lentes positivas e negativas. Análise experimental da formación de imaxes con instrumentos ópticos: microscopio simple, microscopio composto e telescopio. Análise da compatibilidade teoría-experimento.
2. ASPECTOS DA INTERACCIÓN LUZ-MATERIA: Medida por reflexión da luz do ángulo dun prisma. Identificación do espectro dunha fonte. Medida do índice de refracción dun vidro para diferentes lonxitudes de onda. Análise da compatibilidade teoría-experimento.
3. POLARIZACIÓN DA LUZ. Análise preliminar e cualitativo de polarizadores lineais e láminas retardadoras. Xeración e análise de diferentes estados de polarización da luz empleando polarizadores e láminas retardadoras.
4. INTERFERENCIA DA LUZ : Dispositivos de interferometría por división de frente de ondas e por división de amplitude (interferómetros Young e/ou Michelson). Aplicacións da interferometría no campo da metroloxía óptica e a espectroscopía. Observación e análise de diferentes fenómenos interferenciais.
5. DIFRACCIÓN DA LUZ: Análise experimental da luz difractada en campo lonxano (difracción de Fraunhoffer) por diferentes aperturas ou obstáculos. Aplicacións da difracción no campo da metroloxía óptica.
Outros temas do campo da óptica que poidan ser de interese pedagóxico ou de actualidade

Laboratorio de Física Cuántica:

1. INTERACCIÓN RADIACIÓN-MATERIA. O efecto fotoeléctrico: Observación do efecto fotoeléctrico e determinación da constante de Planck.
2. CONTADOR GEIGER-MÜLLER. Familiarización co uso dun contador Geiger-Müller. Estudo das características máis significativas da radioactividade. Estudo dalgunhas aplicacións prácticas da radioactividade na industria.
3. DISPERSIÓN DE RUTHERFORD. Medida da sección eficaz diferencial de dispersión de partículas alfa por núcleos de oro. Estudo da dependencia da sección eficaz diferencial co número atómico do blanco.
4. ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA CUANTIZACIÓN EN SISTEMAS ATÓMICOS. A serie de Balmer: Observación das tres líneas visibles do espectro do átomo de hidróxeno e medida das suas lonxitudes de onda por medio dunha rede de difracción.
5. EXPERIMENTO DE FRANCK-HERTZ. Demostración de que a transferencia de enerxía en colisiones elásticas de electrons libres cos átomos está cuantizada. Medición da diferencia de enerxías entre o estado fundamental e o primeiro excitado do Neón.
6. ESPECTROS ATÓMICOS. Observación e medida das lonxitudes de onda dos espectros visibles de gases monoatómicos e metais mediante a descomposición por unha rede de difracción da luz emitida por una lámpada de descarga.
7. LEY DE STEFAN PARA CORPO NEGRO. Comprobación da ley de Stefan para a radiación emitida por un corpo negro.
8. DIFRACCIÓN DE ELECTRÓNS. Observación da difracción de electróns nun tubo de raios catódicos e medición das constantes dunha rede de grafito.

Laboratorio de Electrodinámica:
- J. M. Miranda, J. L. Sebastián, M. Sierra e J. Margineda. Ingeniería de microondas. Prentice Hall, 2002.
- D. M. Pozar, Microwave engineering, Wiley, 1998.
- Griffiths, D. J., Introduction to Electrodynamics, 3rd ed, Prentice Hall, 1999, (3 A41 71).
- Jackson, J.D., Classical Electrodynamics, Wiley, 1999.

Laboratorio de Óptica:

- C. Bohren, What Light Through Yonder Window Breaks?: More Experiments in Atmospheric Physics, Dover Science.
- J. Casas, Optica. Librería General, Zaragoza.
- S. Gil, E. Rodríguez, Física re-Creativa: experimentos de física usando nuevas tecnologías. Argentina, Prentice-Hall, 2001
- E. Hecht, A. Zajac, Optica. Fondo Educativo Interamericano.
- Jenkins e White, Fundamentals of Optics. McGraw-Hill.
- T. Kallard, Exploring laser light. AAPT.
- M.G.J. Minnaert, Light and Color in the Outdoors, Springer.
- C. Sánchez del Río, Análisis de errores. EUDEMA.
- R.S. Sirohi, A course of experiments with He-Ne laser. John Wiley.
- W.A. Shurcliff e S.B. Stanley Luz Polarizada. Ed. Reverté.

Laboratorio de Física Cuántica:

-Tipler, P. A., Física Moderna. Reverté.
-Krane, K. , Física Moderna. Limusa.
-Eisberg y Resnik, Quantum Physics. Wiley
-Sánchez del Río, C. Física Cuántica. Pirámide.
-Alonso y Finn, Fundamentos Cuánticos y Estadísticos. Fondo Educativo Interamericano.
-Alasdair I.M. Rae, Quantum Mechanics. Adam Hilger.

BÁSICAS E XERAIS
CB1 - Que os estudantes demostren posuír e comprender coñecementos nunha área de estudo que parte da base da educación secundaria xeral, e adóitase atopar a un nivel que, aínda que se apoia en libros de texto avanzados, inclúe tamén algúns aspectos que
implican coñecementos procedentes da vangarda do seu campo de estudo.
CB2 - Que os estudantes saiban aplicar os seus coñecementos ao seu traballo ou vocación dunha forma profesional e posúan as competencias que adoitan demostrarse por medio da elaboración e defensa de argumentos e a resolución de problemas dentro da súa área de estudo.
CB3 - Que os estudantes teñan a capacidade de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro da súa área de estudo) para emitir xuízos que inclúan unha reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica ou ética.
CB4 - Que os estudantes poidan transmitir información, ideas, problemas e solucións a un público tanto especializado como non especializado.
CG1 - Posuír e comprender os conceptos, métodos e resultados máis importantes das distintas ramas da Física, con perspectiva histórica do seu desenvolvemento.
CG2 - Ter a capacidade de reunir e interpretar datos, información e resultados relevantes, obter conclusións e emitir informes razoados
en problemas científicos, tecnolóxicos ou doutros ámbitos que requiran o uso de coñecementos da Física.
CG3 - Aplicar tanto os coñecementos teóricos-prácticos adquiridos como a capacidade de análise e de abstracción na definición e
formulación de problemas e na procura das súas solucións tanto en contextos académicos como profesionais.

TRANSVERSAIS
CT1 - Adquirir capacidade de análise e síntese.
CT2 - Ter capacidade de organización e planificación.
CT4 - Ser capaz de traballar en equipo.
CT5 - Desenvolver o razoamento crítico.
CT6 - Desenvolver a creatividade, iniciativa e espírito emprendedor.

ESPECÍFICAS
CE1 - Ter unha boa comprensión das teorías físicas máis importantes, localizando na súa estrutura lóxica e matemática o seu soporte
experimental e o fenómeno físico que pode ser descrito a través deles.
CE2 - Ser capaz de manexar claramente as ordes de magnitude e realizar estimacións adecuadas co fin de desenvolver unha clara percepción de situacións que, aínda que fisicamente diferentes, mostren algunha analoxía, permitindo o uso de solucións coñecidas a novos problemas.
CE3 - Familiarizarse cos modelos experimentais máis importantes, ademais ser capaces de realizar experimentos de forma independente,
así como describir, analizar e avaliar críticamente os datos experimentais.
CE4 - Ser capaz de comparar novos datos experimentais con modelos dispoñibles para revisar a súa validez e suxerir cambios que melloren a concordancia dos modelos cos datos.
CE5 - Ser capaz de realizar o esencial dun proceso ou situación e establecer un modelo de traballo do mesmo, así como realizar as aproximacións requiridas co obxecto de reducir o problema ata un nivel manexable. Demostrará posuír pensamento crítico para construír modelos físicos.
CE6 - Comprender e dominar o uso dos métodos matemáticos e numéricos máis comunmente utilizados en Física
CE7 - Ser capaz de utilizar ferramentas informáticas e desenvolver programas de software

Pola súa propia natureza, esta disciplina é fundamentalmente práctica e, de acordo coa distribución dos créditos, o programa desta materia divídese en tres partes de idéntica duración: unha dedicada ás técnicas experimentais de Electrodinámica; outra, ás de Física Cuántica; e unha terceira, ás de Óptica.

Laboratorio de Electrodinámica:

A docencia impártese en módulos con varios grupos de ata 3 alumnos por posto de prácticas, que poderán ter lugar tanto en laboratorio como en simuladores. O profesor explica as diferentes prácticas en sesións a través de Microsoft Teams e ao longo da totalidade da sesión diaria, en función do grao de avance do traballo dos diferentes grupos. O alumno debe realizala, tomando datos coa mellor calidade posible e discutindo os resultados que vai obtendo. Posteriormente, o alumnado debe procesar eses datos e extraer conclusións.

Laboratorio de Óptica:

Antes do comezo das prácticas, publicarase o calendario cás sesións e horarios de prácticas de cada uno dos grupos. Cada grupo terá 6 sesións no laboratorio de 4h cada unha de elas. A última sesión servirá para completar as avaliacións; para completar ou repetir unha práctica; e ademais indicaráselle a cada alumno a/s práctica/s sobre a/s que deberá presentar un informe así como o prazo para dita presentación. A criterio da(s) persoa(s) encargada(s) da docencia da materia, parte do traballo experimental poderá facerse fóra das instalacións do Laboratorio de Óptica, incluíndo a realización de prácticas de campo, a fin de aproveitar as posibilidades ofrecidas por fenómenos de óptica atmosférica, óptica das noites urbanas ou óptica astronómica. As prácticas deste laboratorio disporán duns guións que estarán dispoñibles na aula virtual.

Laboratorio de Física Cuántica:

Esta materia é de laboratorio. A docencia impártese en módulos de 18 alumnos, repartidos en grupos de 2 alumnos por posto de prácticas. As sesions terán lugar durante o segundo cuatrimestre. Despois da realización das prácticas o alumno presentará unha memoria resumen.

Dada a naturaleza eminentemente experimental desta materia, para a súa avaliación, en xeral, teranse en conta os seguintes aspectos:
a) Asistencia ás sesións de prácticas.
b) Actitude no laboratorio.
c) Entrega da memoria de prácticas/traballo individual/libreta de laboratorio no prazo indicado.

Estes criterios de avaliación son xenéricos para a asignatura, o cal non impide que nos criterios específicos dalgún laboratorio que a constitúen se poida eliminar ou relaxar algun deles a xuízo do profesor encargado ou incluír algún máis.
Para aprobar esta materia requírese aprobar independentemente cada unha das súas tres partes (Electrodinámica, Óptica e Física Cuántica). A nota final será a media das calificacións obtidas en cada unha das tres partes. Admítese compensa-lo suspenso das partes nas que a nota non sexa inferior a 4, sempre que a media das calificacións obtidas nas tres partes sexa superior a 5 sobre 10.
No caso de suspender esta materia na primeira oportunidade do curso, pero con algunha/s das súas partes aprobadas, conservaranse a/s parte/s aprobadas para a seguinte oportunidade do mesmo curso académico.

Con respecto a outros puntos relativos á avaliación, non reflectidos nesta programación, será de aplicación a normativa xeral da Facultade de Física ou da USC.

Laboratorio de Electrodinámica:

A presenza do alumno será obrigatoria nas sesións de prácticas. Avaliarase segundo o seu rendemento no laboratorio e un exame oral ou escrito, que terá lugar pouco despois de remataren todos os grupos as sesións de prácticas desta parte da materia. Antes da celebración do exame é obrigatoria a entrega dun pequeno informe ou libreta de laboratorio, cos datos obtidos e elaborados, cos que se extraerán e comentarán os resultados pertinentes. A calificación final desta parte (coa que se fará media coas correspondentes de óptica e cuántica a final de curso) será a media ponderada da nota da avaliación continua (30%) e da acadada no exame (70%), sempre e cando a nota do exame sexa superior a 4 sobre 10.

Laboratorio de Óptica:

A asistencia ás sesións de prácticas é obrigatoria. No caso de falta esta deberá ser debidamente xustificada e o alumno deberá recupera-la sesión. A entrega da memoria de prácticas no prazo indicado polo/a profesor/a é obrigatoria para poder asistir ó exame desta parte.
O exame consistirá nunha proba oral ou escrita sobre as experiencias desenvoltas no laboratorio de Óptica e conceptos relacionados.
A calificación final desta parte será a media ponderada entre a nota acadada na avaliación continua (60%) e no exame (40%).

Laboratorio de Física Cuántica:

A asistencia ás sesions de prácticas é obrigatoria. No caso de falta esta deberá ser debidamente xustificada e o alumno deberá recupera-la sesión. A entrega da memoria de prácticas no prazo indicado polo/a profesor/a é obrigatoria para poder asistir ao exame desta parte. O exame consistirá nunha proba oral ou escrita no caso de realizarse. A calificación final desta parte será a media entre a nota acadada na evaluación continua e no exame.

Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación ao recollido na "Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”:

Artigo 16. Realización fraudulenta de exercicios ou probas.

"A realización fraudulenta dalgún exercicio ou proba esixida na avaliación dunha materia implicará a cualificación de suspenso na convocatoria correspondente, con independencia do proceso disciplinario que se poida seguir contra o alumno infractor. Considerarse fraudulenta, entre outras, a realización de traballos plaxiados ou obtidos de fontes accesibles ao público sen reelaboración ou reinterpretación e sen citas aos autores e das fontes."

Laboratorio de Electrodinámica:

Consta de 3 créditos ECTS: corresponde a 28 horas presenciais, 2 horas de titoría e 45 horas de traballo persoal do alumno.

Laboratorio de Óptica:

Consta de 3 créditos ECTS: corresponde a 28 horas presenciais, 2 horas de titoría e 45 horas de traballo persoal do alumno.

Laboratorio de Física Cuántica:

Consta de 3 créditos ECTS: corresponde a 28 horas presenciais, 2 horas de titoría e 45 horas de traballo persoal do alumno.

E aconsellable que, tras cada unha das xornadas de prácticas, o alumno dedique 1 hora a reflexión e posta en orden dos datos tomados no laboratorio, e busque a discusión co profesor para aclarar dudas ou conceptos, se for posible, no seo do seu grupo de prácticas. O tempo dedicado á presentación de resultados non debería levar máis de 2 días, evitando excesos na calidade da presentación, nos que se acostumbra a perder moito tempo sen beneficios académicos. Antes do día do exame, un repaso de 2 días debería ser suficiente, sempre e cando se mantivese a sistemática expresada con anterioridade.