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: 15.09.2021 - 16.12.2021
Vastuuopettaja (voimassa koko opetussuunnitelmakauden):
Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Jouko Lahtinen, Jani Sainio
Kurssin yhteystiedot (koskee tätä kurssikertaa):
Kurssin CEFR-taso (voimassa koko opetussuunnitelmakauden):
Opetuskieli ja suorituskielet (koskee tätä kurssikertaa):
Teaching language: Finnish. Languages of study attainment: Finnish
SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS
Sisältö
voimassa koko opetussuunnitelmakauden:
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 koko opetussuunnitelmakauden:
Luennot, harjoitukset, laboratoriotyöt ja tentti.
koskee tätä kurssikertaa
Kurssin suoritus koostuu pakollisesta tentistä, pakollisista laboratoriotöistä ja vapaaehtoisesta kurssin aikaisesta työskentelystä.
Kurssin suorittaminen hyväksytysti edellyttää hyväksyttyjä laboratoriotöitä, vähintään 15 pistettä tentistä ja vähintään 50 pistettä kurssin loppuarvioinnissa.
- Tentin maksimipistemäärä on 40 pistettä ja tentistä tulee saada vähintään 15 pistettä, jotta tentti hyväksytään.
- Laboraroriotöistä maksimipistemäärä on 20 pistettä ja minimivaatimus on hyväksytyt laboratoriotyöt nollalla pisteellä.
- Kurssin aikaisesta työskentelystä maksimipistemäärä on 40 pistettä eikä siihen ole minimivaatimusta. Kurssin aikaisesta työskentelystä kerättäviä pisteitä on kuitenkin rajoitettu siten, että yhtä luento- ja laskuharjoituskertaa kohti (viikossa) voi kerätä korkeintaan 4 pistettä.
- Loppuarvostelussa kaikki kerätyt pisteet (tentti, laboratoriotyöt ja kurssin aikainen työ) lasketaan yhteen. Yhteenlaskettu maksimipistemäärä on 100 pistettä.
Tällaisella järjestelyllä opiskelija voi valita sellaisen tavan suorittaa kurssi, jonka hän kokee itselleen hyödyllisimmiksi, kaikkea ei tarvitse tehdä eikä kaikkien harjoitusten tekeminen ole edes pisteiden keräämisen kannalta järkevää. Halutessaan voi esimerkiksi jättää käymättä luennoilla, jos siellä ei opi, ja silti saada kurssilta täydet 100 pistettä. Samalla järjestely huolehtii siitä, että kaikkia kurssin aihepiirejä tulee opiskeltua.
Kurssin aikaisten pisteiden kerääminen on mahdollista joulukuun kurssitenttiin asti. Kurssin aikana kerättyjä pisteitä voi seurata MasteringPhysics-järjestelmässä, jossa näkyvät luennoilta ja harjoituksista saadut pisteet satakertaisina. 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. Arvioinnit-sivu löytyy vasemmasta sivupalkista. Laboratoriotöiden pisteet ilmoitetaan erikseen kurssin lopussa ja lopulliset pisteet näkyvät Arvioinnit sivulla tentin jälkeen.
Työmäärä toteutustavoittain
voimassa koko opetussuunnitelmakauden:
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 koko opetussuunnitelmakauden:
Douglas C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 4th Edition, Pearson Prentice Hall luvut 34-42.
Korvaavuudet
voimassa koko opetussuunnitelmakauden:
Esitiedot
voimassa koko opetussuunnitelmakauden:
LISÄTIETOJA
Lisätietoja
voimassa koko opetussuunnitelmakauden:
Opetusperiodi:
2020-2021 Syksy I-II
2021-2022 Syksy I-II
Kurssin kotisivu: https://mycourses.aalto.fi/course/search.php?search=PHYS-A2140
Ilmoittautuminen: Lukuvuonna 2021-2022 opetukseen ilmoittaudutaan WebOodin sijaan Sisussa (sisu.aalto.fi).
Ilmoittautuminen WebOodissa.
koskee tätä kurssikertaa
Kurssin luennot järjestetään etäopetuksena.
Laboratoriotyöt ja laskuharjoitukst järjestetään osittain läsnäolo-opetuksena.