Modelo de Guía Docente. Facultad de Física. Master en Astrofísica

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Master en Astrofísica

Asignatura: Espectroscopía atómica y molecular

V2. Aprobada en Consejo de Gobierno el310112

Modelo de Guía Docente

Facultad de Física

Master en Astrofísica

GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA:

Espectroscopía atómica y molecular

Curso Académico 2012/2013

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Asignatura: Espectroscopía atómica y molecular Código: 275011102

- Centro: Facultad de Física - Titulación: Master en Astrofísica - Plan de Estudios: 2005

- Rama de conocimiento: Ciencias - Intensificación (sólo en caso de Máster): - Departamento: Astrofísica

- Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica - Curso: 1

- Carácter: Obligatoria

- Duración: Cuatrimestral - Créditos: 6 ECTS - Dirección Web de la asignatura --- - Idioma: Español

2. Requisitos

Esenciales. Fundamentos de física: mecánica, óptica, electromagnetismo, termodinámica. Buen dominio de las herramientas matemáticas de uso común en física.

Recomendables. Conocimientos de los principios de la termodinámica; nociones de física atómica y mecánica cuántica; fundamentos de la termodinámica estadística. Nociones básicas de astrofísica.

3. Profesorado que imparte la asignatura 1. Datos Descriptivos de la Asignatura

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Profesor: Dr. Carlos M. Gutiérrez de la Cruz

- Grupo: G1 (único) - Departamento: Astrofísica

- Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica - Centro: Instituto de Astrofísica de Canarias

- Lugar Tutoría(1): despacho IAC y despacho D.7 Departamento de Astrofísica (Facultad de Física y Matemáticas ULL) - Horario Tutoría(1): Tardes de lunes y jueves

- Teléfono (despacho/tutoría): 922 605389 - Correo electrónico: [email protected]

- Dirección web docente: ---

Profesor: Dr. Lucio Crivellari

- Grupo: G1 (único) - Departamento: Astrofísica

- Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica - Centro: Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)

- Lugar Tutoría(1): despacho IAC y despacho D.7 Departamento de Astrofísica (Facultad de Física y Matemáticas ULL) - Horario Tutoría(1): - Se establecerá por acuerdo entre el profesor y los alumnos

Teléfono (despacho/tutoría): 922 605391 - Correo electrónico: [email protected] - Dirección web docente: ---

4. Contextualización de la asignatura en el Plan de Estudios

- Bloque Formativo al que pertenece la asignatura: Esta asignatura está encuadrada en el Bloque I: Fundamentos de Física

El análisis espectroscópico de la radiación electromagnética emitida por los objetos celestes es una herramienta imprescindible para el diagnóstico de sus propiedades físicas.

El curso consta de una parte introductiva teórica de carácter general (estructura atómica, termodinámica del campo de radiación) impartida por L. Crivellari y una de carácter práctico, impartida por C. M. Gutiérrez, en la cual se interpretan en términos físicos los espectros de los objetos astronómicos.

- Perfil Profesional:

Esta asignatura proporciona un curso de introducción a la espectroscopía de los plasmas astrofísicos y sus aplicaciones astronómicas. Al finalizar el curso los alumnos deberán ser capaces de reconocer los diferentes tipos de espectros de objetos astrofísicos, adquiriendo la destreza necesaria para determinar los parámetros fundamentales de los plasmas que los emiten.

5. Competencias

Competencias generales (CG):

• CG1. Adquirir las técnicas matemáticas y numéricas avanzadas que permitan la aplicación de la Física y de la Astrofísica a la

solución de problemas astrofísicos complejos mediante modelos sencillos.

• CG2. Habituarse al trabajo en los observatorios, laboratorios y talleres, al uso de la instrumentación y de los métodos

experimentales y de observación más avanzados, adquiriendo la habilidad y experiencia para utilizar la alta tecnología asociada a la Astrofísica.

• CG4. Conocer las tecnologías asociadas al estudio y a la observación en Astrofísica y adquirir experiencia para su utilización y

para diseñar, construir, probar y utilizar los instrumentos post-foco, sistemas y subsistemas telescópicos y cargas útiles para misiones espaciales.

• CG8. Poseer la base necesaria para emprender estudios posteriores con total autonomía, tanto desde la formación científica y

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Competencias específicas (CE):

• CE1. Conocer y comprender los esquemas conceptuales básicos de la Astrofísica y de la observación de la naturaleza. • CE2. Conocer, comprender y dominar el uso de métodos matemático y numéricos avanzados.

• CE13. Observar y registrar de forma sistemática y fiable la información astrofísica adquirida en observaciones o bases de datos

astronómicas.

• CE14. Analizar, sintetizar, evaluar y describir información y datos astrofísicos.

• CE19. Utilizar la instrumentación científica actual (tanto basada en Tierra como en el Espacio) y conocer sus tecnologías

innovadoras.

• CE23. Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, así como de desarrollar una clara percepción de las

situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo el uso de sinergias y de soluciones conocidas a nuevos problemas.

• CE25. Ser capaces de realizar experimentos o plantear observaciones astrofísicas de forma independiente.

• CE26. Dominar la expresión oral y escrita del lenguaje científico-técnico en lengua española, y también en lengua inglesa,

dirigida tanto a un público especializado como al público en general

• CE30. Saber discutir conceptos, problemas, experimentos y observaciones defendiendocon solidez y rigor científico sus

argumentos.

6.

Contenidos de la asignatura

TEMARIO

- Profesor: Dr. Lucio Crivellari (parte teórica)

1. Fundamentos de la espectroscopía

2. Fenomenología de los espectros de laboratorio

3. Modelo atómico semi-clasico: Condiciones cuánticas de Planck para el oscilador armónico; modelo atómico

de Bohr-Sommerfeld; teoría heurística de la luz de Einstein.

4. Mecánica ondulatoria: La ecuación de Schrödinger de las ondas materiales; el átomo de hidrógeno; valores

propios y números cuánticos; momento angular.

5. Estructura atómica y notación espectroscópica.

6. Nociones de termodinámica estadística. Leyes de Boltzmann y Saha.

7. Campo de radiación y termodinámica del campo de radiación: Cuerpo negro, leyes de Kirchhoff,

Stefan-Boltzmann, Wien y Planck.

8. El problema de la formación de las líneas espectrales. Formación de los espectros estelares.

9. Clasificaciones espectrales de las estrellas: Diagrama de Hertzsprung-Russel y clasificación espectral

bi-dimensional; interpretación en términos de las leyes de Saha y Boltzmann.

Profesor: Dr. C.M. Gutiérrez (parte prática)

1. Espectros en astrofísica: Historia. Espectro EM. Rangos espectrales. Información en los espectros de

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2. Observaciones espectroscopicas: Transmisión atmosférica. Configuraciones instrumentales. Objetos puntuales y extensos. Efectos atmosféricos. Representación de espectros. Unidades de flujo. Objetos astrofísicos típicos

3. Caracterización de espectros: Contínuo y líneas. Ruido, SNR y seeing. Pasos básicos en el

procesado de espectros. Estándares espectrofotométricas. Extinción. Efecto Doppler y desplazamiento al rojo cosmológico. Medida de líneas espectrales. Anchura equivalente. Perfil de líneas espectrales. Procesos de ensanchamiento.

4. Espectros estelares: Análisis de espectros. Determinación de parámetros físicos. Curva de crecimiento.

Espectros de estrellas binarias.

5. Espectros de nebulosa:. Fotoionización y recombinación. Principales rasgos espectrales. Abundancia

de los distintos elementos.. Indicadores de temperatura y densidad. Diagramas de diagnóstico.

6. Espectros de núcleos de galaxias activos: Fundamentos físicos. Taxonomía y unificación. Principales

rasgos espectrales.

7. Espectroscopía molecular: Moléculas en astrofísica. Rasgos espectrales típicos. Moléculas en

estrellas. Moléculas de H y CO. Nubes moleculares.

7. Metodología y Volumen de trabajo del estudiante

Descripción

En las clases teóricas el profesor expone los contenidos de los temas. Se propondrán problemas, ejercicios y presentaciones orales de temas relacionados con los contenidos de la asignatura para la evaluación continua de los alumnos.

Actividades formativas en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante

Actividades formativas Horas

presenciales

Horas de trabajo

autónomo Total Horas

Relación con competencias CE Clases teóricas L. Crivellari: 28 C. Gutiérrez: 28 56 CE1,2,23,26,30 CE1,2,13,14,19, 23,25,26,30

Estudio/ preparación clases teóricas 30 30 CE1,2,13,14,19,

23,25,26,30

Realización de trabajos individuales 20 20 CE1,2,13,14,19,

23,25,26,30

Preparación de exámenes 30 30 CE1,2,13,14,19,

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Realización de exámenes 4 4 CE 23, 26, 30 Asistencia a tutorías 10 10 Otras Total horas 60 90 150 Total ECTS 6

8. Bibliografía / Recursos

Bibliografía Básica

Parte teórica (L. Crivellari)

L.H. Aller:

The Atmospheres of the Sun and Stars

, 1963, (New York: The Ronald Press

Company).

S. Borowitz:

Fundamentos de Mecánica Cuántica

, 1973, (Barcelona: Editorial Reverté).

E. Fermi:

Thermodynamics

, 1936.

Ch. Kittel & H. Kroemer:

Thermal Physics

, 2ª ed., 2002, (New York: W.H. Freeman and

Company).

D. Kundepudi & I. Prigogine:

Modern Thermodynamics

(John Wiley & Sons).

A.P. Thorne:

Spectrophysics

, 2ª ed., 1988, (London, New York: Chapman and Hall).

H.E. White:

Introduction to Atomic Spectra

, 1950, (New York: McGraw-Hill Book Co.).

Parte prática (C.M. Gutiérrez)

Astrophysics of gaseous nebulae. D. E. Osterbrock. University Science Books 2006

Astronomical espectroscopy. J. Tennyson. Imperial Collegue Press. 2005

Interpreting astronomical spectra. D. Emerson. John Wiley and sons. 1997

Bibliografía Complementaria(3) Otros recursos(3)

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9. Sistema de Evaluación y Calificación

Descripción

La evaluación se llevará a cabo de forma ponderada entre la evaluación continua a lo largo del curso (30%) y el examen final de rendimiento en las convocatorias oficiales (60%). Se evaluará (10%) la atención a clases.

La calificación de la evaluación continua se efectuará en base a trabajos, problemas y ejercicios realizados autónomamente por el alumnado. El examen final de la asignatura será un control escrito sobre los conocimientos adquiridos durante el curso. Durará un máximo de 4 horas.

La calificación de los alumnos que no opten a la evaluación continua o no aprueben la misma será la calificación del examen final. Este sistema de evaluación tendrá una duración de un curso académico, durante el cual la evaluación continua realizada se conservará inalterada. Dado que la evaluación total tiene una parte importante de evaluación continua (30%), es importante el seguimiento de la asignatura a lo largo del curso, así como realizar los ejercicios prácticos propuestos.

Estrategia Evaluativa

TIPO DE PRUEBA(4) COMPETENCIAS CRITERIOS PONDERACIÓN

Examen final CE 23, 26, 30 Corrección y precisión en las respuestas 60% de la nota final

Entregables

CE 23, 26, 30

Realización de las actividades y tareas propuestas en el plazo establecido, valorando:

Capacidad de análisis y síntesis. - Rigurosidad en los

razonamientos.

- Discusión e interpretación de los resultados

30% de la nota final

Atención a clases 10% de la nota final

10. Resultados de aprendizaje

11. Cronograma/Calendario de la asignatura

1er Cuatrimestre

SEMANA Temas Actividades de

enseñanza aprendizaje Horas de trabajo presencial Horas de trabajo autónomo Total L. Crivellari

Semana 1: 1,2 Clases teóricas 4 6 10

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Semana 3: 4 Clases teóricas, problemas

4 6 10

Semana 4: 5, 6 Clases teóricas 4 6 10

Semana 5: 6, 7 Clases teóricas 4 6 10

Semana 6: 8 Clases teóricas,

problemas

4 6 10

Semana 7: 9 Clases teóricas 4 6 10

C. M. Gutiérrez

Semana15: Período de exámenes