Kurssiesite

OSAAMISTAVOITTEET

Kurssin suoritettuaan opiskelija osaa

1. suorittaa fysikaalisia mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
2. selittää valon interferenssi- ja diffraktiokuvioiden intensiteettijakauman muodostumisen,
3. ratkaista yksinkertaisia kvanttimekaanisia systeemejä Schrödingerin yhtälön avulla,
4. tunnistaa atomien ja kiinteän aineen ominaisuuksia pohjautuen kvanttimekaniikkaan,
5. kertoa suppean suhteellisuusteorian perustan sekä vaikutuksen fysikaalisiin suureisiin,
6. kuvata ydinfysiikkaan ja radioaktiivisuuteen liittyvät keskeisimmät fysikaaliset ilmiöt.

 

Laajuus: 5

Aikataulu: 06.09.2023 - 07.12.2023

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, Swedish

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. Kaikkia harjoituksia ei ole järkevää yrittää tehdä, sillä tehtäviä on liikaa ja täydet pisteet voi kerätä vähemmälläkin työllä. Halutessaan voi esimerkiksi jättää käymättä luennoilla, jos siellä ei opi, ja silti saada kurssilta täydet 100 pistettä. 

  Ohjeita ja rajoituksia:

  • Kurssin aikaisten pisteiden kerääminen on mahdollista joulukuun kurssitenttiin asti. 
    
  • MyCoursesin Arvioinnit -sivulle viedään ajoittain tieto siihen mennessä kerätyistä pisteistä. Myös MasteringPhysics-järjestelmässä voi nähdä pisteet tehtävistä, joita siellä on tehnyt. Siellä pisteet näkyvät satakertaisina.
  • Arvioinnit-sivu löytyy vasemmasta sivupalkista. 
  • Laboratoriotöiden pisteet ilmoitetaan erikseen kurssin lopussa.
  • 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

Korvaavuudet

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Korvaavuudet

Esitiedot

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Esitiedot

LISÄTIETOJA

Lisätietoja

• voimassa koko opetussuunnitelmakauden:

  Opetuskieli : suomi

  Kurssi on mahdollista suorittaa ruotsiksi (harjoitusryhmät (H0XX_SV), laboratorioharjoitukset sekä tentti ruotsiksi).

  Kursen kan genomföras på svenska (övningsgrupper (H0XX_SV), laboratorieövningar och tentamen på svenska).

  Opetusperiodi : 2022-2023 Syksy I - II
  2023-2024 Syksy I - II

  Ilmoittautuminen :

  Ilmoittautuminen Sisussa (sisu.aalto.fi)

Opintojakson kuvaus