Algunos estudiantes consideran que la física del estado sólido es difícil porque:
- Su estudio se basa en una variedad de temas como la mecánica cuántica, la mecánica clásica y la termodinámica estadística, y
- Como curso, carece de una estructura lógica y coherente debido a su amplia cobertura de temas no relacionados, a diferencia de temas como la mecánica cuántica y el electromagnetismo en los que los temas se presentan en un orden creciente de dificultad y profundidad y de manera autónoma.
Los estudiantes tienden a encontrar la física del estado sólido particularmente difícil si no tienen exposición previa a asignaturas básicas de física como la mecánica cuántica. Por ejemplo, en un primer curso típico de física de estado sólido, estudiaría una gama desconcertante de temas como:
- vectores de celosía y celosía recíproca
- el modelo Kronig-Penny de una ‘estructura de banda’,
- fonones
- la capacidad calorífica de metales y aislantes
- dispositivos semiconductores (por ejemplo, la unión PN)
Por ejemplo, si nunca has estudiado mecánica cuántica, entonces el modelo Kronig-Penny, [1] que es solo la ecuación de Schroedinger [2] con un potencial Dirac Comb [3], no tendría sentido. Del mismo modo, si nunca has estudiado ninguna mecánica clásica, entonces probablemente no entenderías el concepto de modos normales [4] y la noción completa de un fonón [5] no sería muy intuitiva. Si nunca has estudiado el electromagnetismo, entonces no entenderías qué es un potencial electrostático y la idea de una unión PN [6] sería difícil de entender.
- ¿Cuáles serían las propiedades físicas teóricas de una espada cuya espada tenía la misma marca y densidad de nuestro sol?
- ¿A qué temperatura se congelará una tubería de agua estándar de 1/2 pulgada sin flujo pero bajo la presión normal del agua de la ciudad?
- En palabras simples, ¿cómo interactúan las microondas con el agua para que se utilicen en la detección remota del contenido de humedad del suelo?
- ¿Qué pasaría si los humanos dejan de reproducirse durante un año y adoptan huérfanos?
- ¿Cuáles son los mejores argumentos en contra de una nueva explicación física para el exceso de diphoton observado en el LHC en diciembre de 2015?
Muchas cosas en un curso de física de estado sólido simplemente no tienen sentido y son confusas a menos que tenga los requisitos previos de física que le permitan ver su conexión con conceptos físicos más desarrollados.
Sin embargo, por conveniencia académica, muchos estudiantes toman física de estado sólido sin tener todos (o incluso ninguno) de los requisitos previos. Entonces, para ellos, una clase de física de estado sólido se siente como un curso en el que continuamente se les lanzan pepitas de información no relacionadas.
Notas al pie
[1] Partícula en una red unidimensional – Wikipedia
[2] Ecuación de Schrödinger – Wikipedia
[3] Peine Dirac – Wikipedia
[4] Modo normal – Wikipedia
[5] Phonon – Wikipedia
[6] unión p – n – Wikipedia