FYSY0100 Kvanttimekaniikkaa ja suhteellisuusteoriaa yleissivistävästi (2 op)

Opinnon taso:
Muut opinnot
Arviointiasteikko:
Hyväksytty - hylätty
Suorituskieli:
suomi
Vastuuorganisaatio:
Fysiikan laitos
Opetussuunnitelmakaudet:
2020-2021, 2021-2022, 2022-2023

Kuvaus

Modernin fysiikan tuntemus kuuluu yleissivistykseen. Se on nyky-yhteiskunnan teknologisen kehityksen perusta ja sen pohjalta voidaan ratkoa energiankulutuksen ja -tuotannon sekä ilmaston lämpenemisen haasteita. Silti lukion opetussuunnitelmassa modernin fysiikan sisältöjä on perin vähän. Tämä kurssi täydentää lukion fysiikan opintojen yleissivistävyyttä ja tukee ylioppilaskirjoituksiin valmistautumista modernin fysiikan osalta. Kurssi painottuu kvanttimekaniikan ja suhteellisuusteorian käsitteiden havainnollistamiseen simulaatioiden ja yksinkertaisten matemaattisten mallien avulla.

Kvanttimekaniikan sisältöjä

  • Kvanttimekaaninen tila ja sen liikeyhtälö

  • Sidotut tilat, epätarkkuusperiaate ja tunneloituminen

  • Tilojen superpositio ja lomittuminen

  • Schrödingerin kissa ja kvanttilaskenta

Suhteellisuusteorian sisältöjä

  • Einsteinin suhteellisuusperiaate

  • Liikkeen ja ajan suhteellisuus

  • Pituuden kutistuminen ja ajan venyminen

  • Yleinen suhteellisuusteoria, gravitaatioaallot ja mustat aukot 

Osaamistavoitteet

Kurssin tavoitteena on, että opiskelija

  • hahmottaa kvanttimekaanisen tilan käsitteen ja sen merkityksen

  • osaa kuvailla kvanttimekaniikan todennäköisyystulkinnan periaatteita

  • tunnistaa klassisen mekaniikan ja kvanttimekaniikan periaatteellisia eroja

  • osaa kertoa suhteellisuuden periaatteen ja kuvailla sen seurauksia

  • osaa laskea ajan ja pituuden suhteellisia muutoksia liikkuville havainnoitsijoille

  • osaa kuvailla suhteellisuusperiaatteen kosmologisia seurauksia 

Esitietojen kuvaus

  • Derivaatan hyvä hallinta, integroinnin hallinta on eduksi.

  • Koordinaatistot ja vektorit 

Oppimateriaalit

Verkkomateriaalit, videoluennot, simulaatiot.  

Suoritustavat

Tapa 1

Arviointiperusteet:
Kurssin läpäisy edellyttää vähintään puolet verkkotehtävien pisteistä.
Opetusajankohta:
Periodi 2, Periodi 3
Valitaan kaikki merkityt osat
Suoritustapojen osat
x

Itsenäinen työskentely (2 op)

Tyyppi:
Itsenäinen työskentely
Arviointiasteikko:
Hyväksytty - hylätty
Arviointiperusteet:
Kurssin läpäisy edellyttää vähintään puolet verkkotehtävien pisteistä.
Suorituskieli:
suomi
Työskentelytavat:
  • Verkossa olevat aikataulutetut materiaalit videoluentoineen ja verkkotehtävineen.

  • Sisältää vapaaehtoisia vierailuja Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselle. 

Ei julkaistua opetusta