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ITESM | MSE-T Carlos Alberto Gómez González | 505967 Maximiliano González Cobos | 808709 A COMPUTER MODEL OF LASER ACTION IN THE TEACHING OF COMPUTATIONAL PHYSICS Dr. Raúl I. Hernández Aranda Reporte Proyecto EQUIPO 4 Carlos Alberto Gómez González A00505967 Maximiliano González Cobos A00808709 1. Introducción En este trabajo se describe un ejemplo de este tipo de modelo, que fue creado originalmente como un proyecto de computación del Departamento de Física de la Universidad de Essex. En este se describe a detalle las físicas de un modelo laser simple y como obtener algo de la interacción entre el estudio analítico, numérico y visión física que se necesita para una comprensión profunda, en segundo lugar, hacer algunos puntos generales sobre la enseñanza de la física computacional. Los estudiantes de esta universidad, estaban preparados con un curso de Fortran, sin embargo, en este caso, se llevará a cabo el modelado mediante la construcción de los programas y disponibilidad de subrutinas de MatLab. El problema consiste en el modelado de ecuaciones de velocidad de un láser simple. Estas ecuaciones determinan las densidades de número de los átomos en los niveles de energía adecuados y la densidad de energía promedio dentro de la cavidad láser. Por ejemplo, se verá que la acción de nuestro láser consiste en dos escalas de tiempo muy diferentes, de modo que se debe ser consciente de que las ecuaciones diferenciales pueden sufrir complicaciones de la función de "rigidez", aunque se observa que no lo hacen. En la práctica, los gráficos que se presentan fueron obtenidos con una variable de paso de longitud de cuarto orden de Runge-Kutta 4, mientras que los estudiantes utilizaron una variante conocida como Runge-Kutta- Merson, diferencia práctica significativa entre las dos subrutinas. 2. Justificación del problema Las computadoras son ahora una característica común de los cursos de licenciatura de Física. A menudo se utilizan como material didáctico, y también a los estudiantes se les enseña generalmente una cierta cantidad de física computacional. A nivel elemental, actualmente, a los alumnos se les
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presentan los programas ya elaborados para los procesos físicos que pueden investigar, por ejemplo, mediante la manipulación de las condiciones iniciales. Sin embargo, si se desea llevar a un nivel avanzado, este proyecto, el cual se puede sostener como un ejercicio académico para dar relevancia a modelados, propone que es más instructivo si a los estudiantes se les da un modelo, por lo general una descripción matemática de un sistema físico, y se pide explorar sus propiedades por una combinación de métodos analíticos y numéricos, que es característico de la mayor parte de la física computacional. El proyecto ilustra los procesos físicos que ocurren en el láser y las técnicas necesarias para resolver
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This note was uploaded on 10/01/2011 for the course MSE SEM taught by Professor Mse during the Spring '11 term at ITESM.

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