Huomaa! Kurssikuvaus vahvistetaan kahdeksi lukuvuodeksi kerrallaan ja esimerkiksi osaamistavoitteet, arviontimenetelmät ja keskeinen sisältö pysyvät pääsääntöisesti samana. Kullakin toteutuskerralla voidaan kuitenkin kurssiesitteen avulla tarkentaa ja muuttaa kurssin toteutustapaa, kuten kontaktiopetuksen järjestämistapaa, arviointimenetelmien painotusta tai materiaaleja.
OSAAMISTAVOITTEET
Kurssin suoritettuaan opiskelija osaa
- suorittaa fysikaalisia mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
- selittää valon interferenssi- ja diffraktiokuvioiden intensiteettijakauman muodostumisen,
- ratkaista yksinkertaisia kvanttimekaanisia systeemejä Schrödingerin yhtälön avulla,
- tunnistaa atomien ja kiinteän aineen ominaisuuksia pohjautuen kvanttimekaniikkaan,
- kertoa suppean suhteellisuusteorian perustan sekä vaikutuksen fysikaalisiin suureisiin,
- kuvata ydinfysiikkaan ja radioaktiivisuuteen liittyvät keskeisimmät fysikaaliset ilmiöt.
Laajuus: 5
Aikataulu: 09.09.2020 - 10.12.2020
Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2020-31.07.2022): Jouko Lahtinen, Jani Sainio
Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Jouko Lahtinen, Jani Sainio
Kurssin yhteystiedot (voimassa 05.08.2020-21.12.2112):
Luentoihin ja harjoituksiin liityvät asiat: Jouko.Lahtinen@aalto.fi
Laboratoriotöihin liittyvät asiat: Jani.Sainio@aalto.fi
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, harjoitukset, laboratoriotyöt ja tentti.
Koskee tätä kurssikertaa:
Kurssin suoritus koostuu
- pakollisesta tentistä
- pakollisista laboratoriotöistä
- vapaaehtoisesta kurssin aikaisesta työskentelystä
Arvosteltava kohde symboli maksimi maksimi loppuarvostelussa Tentti pakollinen T 40 p 40 p Laboratoriotyöt pakollinen B 20 p 20 p Luentoaktiivisuus vapaaehtoinen L 15 p * Luentojen esitehtävät vapaaehtoinen Q 5 p * MP:n Lh-tehtävät vapaaehtoinen H 24 p * MP:n R-tehtävät vapaaehtoinen R 1 p * MP:n K-tehtävät vapaaehtoinen K 10 p * Yhteensä P 100 p Pisteiden kertymisen rajoitukset tähdellä (*) merkityissä kohdissa:
- Viikoittaisesta opiskelusta saatavia pisteitä (L, R, Q, H, K) otetaan mukaan loppuarvosteluun korkeintaan yhtä paljon kuin opiskelija on saanut tenttipisteitä (T). Näin kurssia ei voi suorittaa harjoitustehtäviä kopioimalla.
- Viikoittaisesta opiskelusta saatavien pisteiden summa (L, R, Q, H, K) rajoitetaan 4 pisteeseen yhtä luento- ja laskuharjoituskertaa kohti. Näin opiskelija voi valita sellaiset tehtävät, jotka hän kokee itselleen hyödyllisimmiksi, eikä hänen
tarvitse tehdä kaikkea. Halutessaan voi esimerkiksi jättää käymättä luennoilla, jos siellä ei opi, ja silti saada kurssilta täydet 100 pistettä. Samalla tämä huolehtii siitä, että kaikkia kurssin aihepiirejä tulee opiskeltua.
- Kurssin aikana kerättyjä pisteitä voi seurata MasteringPhysics-järjestelmässä, jossa näkyvät Lh, R, K ja Q-harjoituksista saadut pisteet sekä luentopisteet L. MasteringPhysics-järjestelmässä
pisteet näkyvät satakertaisina. - Pisteiden kerääminen on mahdollista joulukuun kurssitenttiin asti.
- MyCoursesin Arvioinnit -sivulle lasketaan ajoittain Luentopisteiden, MP-pisteiden ja harjoittelupaketin pisteiden perusteella alustava pistemäärä, joka kertoo kuinka paljon tenttipisteisiin lisättäviä pisteitä on viimeiseen päivitykseen mennessä kertynyt.
Koska tenttipisteitä ei tässä vaiheessa tunneta, pistemäärä on vain suuntaa antava. Arvioinnit -sivu löytyy vasemmasta sivupalkista. - Laboratoriotöiden pisteet ilmoitetaan erikseen.
- Lopulliset pisteet näkyvät Arvioinnit sivulla tentin jälkeen.
Työmäärä toteutustavoittain
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Luentoja 11 x 2 h = 22 h, laskuharjoituksia 11 x 2 h =22 h, laboratoriotöitä 3 x 3 h = 9 h, luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 40 h, laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 20 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20 h, tentti 3 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 luvut 34-42.
Koskee tätä kurssikertaa:
Oppikirja on luettavissa myCourses sivujen kautta sähköisenä kirjana.
Korvaavuudet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Vastaavat kurssit PHYS-A0140/PHYS-A1140 Aineen rakenne, PHYS-A5140 Materiens struktur ja 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 kurssit FY3, FY4, FY5, FY6, FY7 ja FY8 (LOPS 2003) tai FY3, FY4, FY5, FY6 ja FY7 (LOPS 2015) mukaisesti soveltuvin osin tai PHYS-A2110 sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Ilmoittautuminen
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Ilmoittautuminen WebOodissa.
Koskee tätä kurssikertaa:
Kurssin luennot järjestetään etäopetuksena.
Laboratoriotyöt ja laskuharjoitukst järjestetään osittain läsnäolo-opetuksena.
Vuoden 2020 toteutus arvostellaan asteikolla hyväksytty/hylätty.
- Teacher: Lahtinen Jouko
- Teacher: Sainio Jani