Kurssiesite

OSAAMISTAVOITTEET

Laajuus: 5

Aikataulu: 02.03.2021 - 16.04.2021

Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2020-31.07.2022): Jani Sainio, Petri Salo

Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Jani Sainio, Petri Salo

Kurssin yhteystiedot (voimassa 31.01.2021-21.12.2112):

Petri Salo, luennot, laskuharjoitukset ja tentit

Jani Sainio, laboratoriotyöt

Kurssin CEFR-taso (koskee tätä kurssikertaa):

Opetuskieli ja suorituskielet (voimassa 01.08.2020-31.07.2022):

Opetuskieli: suomi

Suorituskielet: suomi

SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS

Sisältö

• Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

  Aina välttämätön aines:

  Tietäminen: Interferenssi ja diffraktio sekä röntgendiffraktio; Schrödingerin yhtälö, kvanttimekaniikan todennäköisyysluonne, Heisenbergin epätarkkuusperiaate, aalto-hiukkas-dualismi ja fotoni; Kvanttiluvut, Paulin kieltosääntö, jaksollinen järjestelmä ja spin; Kiinteän aineen rakenne, sidostyypit ja energiavyörakenne; Suppea suhteellisuusteoria: suhteellisuusperiaate ja valon nopeus tyhjiössä; Radioaktiivisuus ja hajoamislaki, ydinreaktiot ja sidosenergia.

  Soveltaminen: Interferenssi ja diffraktio kaksoisraossa, hilassa ja ohuessa kalvossa; Hiukkanen potentiaalikaivossa, diskreetti energiaspektri ja nollapiste-energia; Hiukkasen sironta potentiaalivallista ja tunneloituminen; Atomin emissio- ja absorptiospektrit; Johteet, puolijohteet ja eristeet; Hiukkasen lepomassa ja relativistinen energia; Fuusio ja fissio.

  Tarpeellinen ja täydentävä aines:

  Tietäminen: Mustan kappaleen säteily, valosähköinen ilmiö, Comptonin sironta, vetyatomi; Aineen magneettiset ominaisuudet; Sähkönjohtuminen metalleissa ja puolijohteissa;  Suppea suhteellisuusteoria: ajan, paikan ja samanaikaisuuden suhteellisuus, relativistinen energia ja liikemäärä sekä Lorentz-muunnos; Radioaktiivisen säteilyn eri lajit.

  Soveltaminen: Interferenssi- ja diffraktiokuvion intensiteettijakauma; Kvanttimekaaninen harmoninen värähtelijä; Molekyylin värähtelyspektri; Laserin toimintaperiaate; Puolijohdekomponentit; Ionisoiva säteily, sen biologiset vaikutukset ja siltä suojautuminen.

Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet

• Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

  Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt, tentti.

• Koskee tätä kurssikertaa:

  Kurssin suorittaminen koostuu neljästä osasuorituksesta:
  

  • Luentojen esitehtävät (LE, max 20 p).
  • Laskuharjoitukset (LH, max 30 p).
  • Laboratoriotyöt (LB, max 20 p).
  • Tentti (T, max 30 p).

  Lopulliset pisteet saadaan laskemalla kaikki osasuorituspisteet yhteen ja pyöristämällä kahden numeron tarkkuuteen. Suurin mahdollinen pistemäärä on 100 p. Tenttiin tulee osallistua ja laboratoriotyöt tulee olla suoritetut kurssin läpäisemiseksi.

  LE- ja LH-pisteet ovat voimassa vuoden 2021 loppuun, mutta LB-pisteet ovat voimassa vuoden 2022 huhtikuun loppuun. Kurssin arvostelu tulee arviointikirjaan.
  

  HUOM. Vaikka vain laboratoriotyöt ja tentti ovat pakollisia, niiden pisteet yksistään tuskin riittävät kurssin läpäisemiseen.
  

  Alustavat arvosanarajat

  1 50 - 59 p
  2 60 - 69 p
  3 70 - 79 p
  4 80 - 89 p
  5 90 -100 p
  Pisterajat voivat joustaa vain alaspäin.
  

  Tentti

  
  

  Tentti järjestetään EXAM-tenttinä.

  EXAM-tentissä ei saa olla mukana mitään omia välineitä. Henkilöllisyystodistus pitää olla mukana. EXAM-tentissä jaetaan sähköinen kaavakokoelma. Tehtävien vastaukset palautetaan sähköisesti. Käytössäsi on lisäksi mm. Word, jossa on kaavaeditori,
  ChemDraw, jolla voi piirtää kuvia, sekä Calculator-laskin.

  EXAM-tentin suorittamisen ajanjakso on IV jakson loppupuolilla. Tenttiajanjakso päivitetään kurssisivuille kurssin alkuun mennessä. EXAM-tenttiin pitää ilmoittautua osoitteessa exam.aalto.fi ja ilmoittautumisen voi tehdä 30 päivää ennen tenttipäivää.

  Kurssitentti on huhtikuussa ja uusintatentit kesä- ja joulukuussa. Uusintatentteihin pitää ilmoittautua oodissa.
  

  Tenttialue kirjasta

  
  

  Luvut (Chapters) 34-42 (ei kappaleita 34.7, 35.6, 35.11-13, 36.12-13, 37.11-12, 39.10, 41.11, 42.2, 42.7-10).

  
  

  
  

Työmäärä toteutustavoittain

• Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

  Kontaktiopetusta 50 h, itsenäistä työskentelyä 80 h.

PERUSTIETOJA

Oppimateriaali

• Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

  Douglas C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 4th Edition, Pearson Prentice Hall.

Korvaavuudet

• Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

  Vastaavat kurssit PHYS-A0140/PHYS-A2140 Aineen rakenne, PHYS-A5140 Materiens struktur, PHYS-C0250 Quantum Materials.

  Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1194 Fysiikka IIB tai Tfy-3.1254 Fysiikka IIB.
  Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1194 Fysiikka IIB tai Tfy-3.1254 Fysiikka IIB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIA tai Laboratoriotyöt).

   

Esitiedot

• Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:

  Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssi FY3, FY4, FY5, FY6, FY7 ja FY8 (LOPS 2003) tai FY3, FY4, FY5, FY6 ja FY7 (LOPS 2015) soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.

LISÄTIETOJA

Kurssin aikataulu

• Koskee tätä kurssikertaa:

  Luento	Aihepiiri	Lisätietoa
  9. viikko TI-luento	Johdanto Interferenssi	Kurssikäytänteet. Johdanto. Interferenssi kaksoisraossa ja ohuissa kalvoissa. Intensiteettijakauma. (Giancoli § 34)
  9. viikko KE-luento	Diffraktio	Diffraktio raossa. Intensiteettijakauma. Diffraktiohila. Röntgendiffratio. (G. § 35)
  10. viikko TI-luento	Suhteellisuusteoriaa	Suppea suhteellisuusteoria. Samanaikaisuuden, ajan ja paikan suhteellisuus. Lorentz-muunnos. Liikemäärä. Energia. (G. § 36)
  10. viikko KE-luento	Johdatus kvanttifysiikkaan	Mustan kappaleen säteily, valosähköinen ilmiö yms. Valon hiukkasluonne, fotoni. Elektronin aaltoluonne. (G. § 37)
  11. viikko TI-luento	Kvanttimekaniikkaa I	Aaltofunktio. Heisenbergin epämääräisyysperiaate. Schrödingerin yhtälö. Vapaa hiukkanen. (G. § 38)
  11. viikko KE-luento	Kvanttimekaniikkaa II	Hiukkanen potentiaalikuopassa. Energian kvanttituminen. Potentiaalivalli. Tunneloituminen. (G. § 38)
  12. viikko TI-luento	Atomin rakenne I	Kvanttimekaaninen atomimalli. Vetyatomi. Kvanttiluvut. (G. § 39)
  12. viikko KE-luento	Atomin rakenne II Molekyylit	Magneettinen momentti. Spin. Paulin kieltosääntö. Magneettiset materiaalit. (G. § 39, 28) Sidokset. Molekyylien spektri. (G. § 40)
  13. viikko TI-luento	Kiinteä aine	Sidokset. Vyörakenne. Metallit ja puolijohteet. Diodi ja transistori. (G. § 40)
  13. viikko KE-luento	Radioaktiivisuus Ydinfysiikkaa	Sidosenergia. Radioaktiivinen hajoaminen. Hajoamislaki ja ajoitus.(G. § 41) Ydinreaktiot. Fissio ja fuusio. (G. § 42)
  14. viikko TI-luento	Kertaus	Tentin käytännön asioita. Kerrataan kurssin aihepiirit.
  14. viikko KE-luento	VARALLA	Jos joku luennoista joudutaan peruuttamaan, niin tämä luento korvaa peruuntuneen tunnin.

Opintojakson kuvaus

Ilmoittautuminen ja lisätiedot