Laajuus: 5
Aikataulu: 25.02.2019 - 29.05.2019
Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
Matti Raasakka
Kurssin yhteystiedot (koskee tätä kurssikertaa):
Luentojen ja laskuharjoitusten ulkopuolella kurssin sisältöön ja järjestelyihin liittyvät yleiset kysymykset tulee ensisijaisesti toimittaa kurssin MyCourses-sivun keskustelupalstalle. Henkilökohtaiset kysymykset opettajalle sähköpostiin matti.raasakka@aalto.fi.
Opetusperiodi (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
IV-V
Osaamistavoitteet (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
Kurssin tavoitteena on tutustuttaa opiskelija kvanttimekaniikan perusteisiin ja konsepteihin, sekä opettaa kuinka aineen ominaisuuksia voidaan selittää kvanttimekaniikan pohjalta.
Sisältö (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
Erityisen suhteellisuusteorian perusteet, Compton-sironta, valosähköinen ilmiö, de Broglie aallonpituus, Planckin fotonihypoteesi, kvanttimekaniikan perusteet, atomien kvanttirakenne, elektronin spin ja johdatusta kvantti-informatiikkaan.
Tarkennukset kurssin sisältöön (koskee tätä kurssikertaa):
Kurssin suoritettuaan opiskelija ymmärtää miten kvanttimekaaniset ilmiöt vaikuttavat fysikaalisten systeemien käyttäytymiseen. Opiskelija tietää, miten moderni fysiikka kehittyi kokeellisten havaintojen pohjalta, ja miten aineen rakennetta ja käyttäytymistä voidaan selittää sen avulla. Opiskelija hallitsee kvanttimekaniikan peruskäsitteet, ja osaa soveltaa niitä yksinkertaisten esimerkkisysteemien kuvaamiseen. Lisäksi opiskelija tuntee suppean suhteellisuusteorian peruskäsitteet ja -ilmiöt, ymmärtää missä tilanteissa suhteellisuusteoreettiset efektit tulee ottaa huomioon, sekä osaa mallintaa niitä matemaattisesti yksinkertaisissa tilanteissa.
Lisäksi opiskelija voi tutustua kurssin aikana erilaisiin kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian sovelluskohteisiin, kuten kvantti-informatiikkaan, nanoteknologiaan sekä atomi- ja hiukkasfysiikkaan.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
Toteutus ja työmuodot
Luennot + itseopiskelu ja viikottaiset harjoitukset
Arvosteluperusteet
Harjoitukset, välikokeet ja kurssipalautteen antaminen tai tentti.
Tarkennetut arviointiperusteet ja -menetelmät ja tutustuminen arviointiin (koskee tätä kurssikertaa):
Kurssin voi suorittaa joko laskuharjoituksilla ja välikokeilla, tai tenttien.
Laskuharjoitustehtäviä on neljä per viikko, joista jokaisesta voi saada enintään 3 pistettä. Laskuharjoitustehtävistä voi saada yhteensä enintään 120 pistettä.
Laskuharjoitukset palautetaan kurssin MyCourses-sivuston palautuskansioon, johon niistä annetaan palautetta. Lisäksi tehtävien malliratkaisut julkaistaan viikoittain palautusajan päätyttyä. Opiskelija voi nähdä MyCoursesissa omat pisteensä (kohta "Arvioinnit" tai "Grades").
Välikokeita kurssilla on kaksi, joista kummastakin voi saada enintään 60 pistettä.
Laskuharjoitusten ja välikokeiden maksimiyhteispistemäärä on siis 240 pistettä. Arvosana määräytyy kurssin aikana kertyneiden pisteiden perusteella seuraavan taulukon mukaisesti:
pisteraja arvosana
120 1
140 2
160 3
180 4
200 5
Lisäksi kummastakin välikokeesta täytyy saada vähintään 20% maksimipistemäärästä (12p) kurssin läpäisemiseksi.
Kurssipalautteen antamisesta kurssin lopuksi saa ylimääräiset 3p.
Tenttipäivänä voi uusia yhden välikokeen.
Työmäärä toteutustavoittain (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
Kontaktiopetus: 56 h. Itsenäinen opiskelu: 73 h.
Tarkennettu kuormittavuuslaskelma (koskee tätä kurssikertaa):
Kontaktiopetus: Luennot 30h, laskuharjoitukset 26h.
Itsenäinen opiskelu: 73 h.
Oppimateriaali (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
Randy Harris Modern Physics (Pearson), pyritään pitämään saatavilla myös e-kirjana.
Korvaavuudet (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
S-129.1031
Esitiedot (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
Välttämättömät esitiedot: ELEC-A3110 Mekaniikka ja ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi, tai vastaavat tiedot ja taidot.
Suositeltavat esitiedot: ELEC-C4140 Kenttäteoria, ELEC-A7200 Signaalit ja järjestelmät, MS-C1420 Fourier-analyysi, MS-A0502 Todennäköisyyslaskenta ja tilastotiede, tai vastaavat tiedot ja taidot.
Arvosteluasteikko (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
0-5
Ilmoittautuminen (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
WebOodi
Lisätietoja (voimassa 01.08.2018-31.07.2020):
kieliluokka 1: suomi
Kurssin aikataulu (koskee tätä kurssikertaa):
Luentoaikataulu + kokeet:
26.2. Kurssijärjestelyt, modernin fysiikan sovelluksia, fysiikka 1800-luvun lopussa
27.2. Suppea suhteellisuusteoria, peruskäsitteet ja ilmiöt
5.3. Suppea suhteellisuusteoria (jatkuu), relativistinen mekaniikka
6.3. Fysiikan ongelmat 1900-luvun alussa, motivointia kvanttimekaniikalle
12.3. Kvanttimekaniikan perusteet, kvanttisysteemien matemattinen käsittely
13.3. Kvantti-informaation ja -kommunikaation perusteita, kvanttikietoutuminen
19.3. Kvanttimekaniikan perusteet (jatkuu), kvanttisysteemien aikakehitys
20.3. Vapaa hiukkanen, interferenssi, epätarkkuusperiaate
26.3. Potentiaalikaivot, energian kvantittuminen
27.3. Potentiaaliseinä, tunneloituminen
2.4. Harmoninen värähtelijä, Heisenbergin kuvaus
3.4. Kertausluento
8.4. Välikoe 1
16.4. Kulmaliikemäärä kvanttimekaniikassa
23.4. Vetyatomi
24.4. Spin, Paulin kieltosääntö
7.5. Raskaammat atomit, jaksollinen järjestelmä
8.5. Ydinfysiikkaa, isotoopit, ydinten energiatilat, radioaktiivisuus
14.5. Relativistinen kvanttimekaniikka, alkeishiukkasfysiikkaa
15.5. Kertausluento
22.5. Välikoe 2
29.5. Kurssitentti
- Opettaja: Raasakka Matti
- Opettaja: Tittonen Ilkka