FYSA2002 Moderni fysiikka, osa B (6 op)

Avaa opintojakson esite Sisussa
Opinnon taso:
Aineopinnot
Arviointiasteikko:
0-5
Suorituskieli:
suomi
Vastuuorganisaatio:
Fysiikan laitos
Opetussuunnitelmakaudet:
2020-2021, 2021-2022, 2022-2023

Kuvaus

  • Erityisen suhteellisuusteorian perusperiaatteet ja sovelluksia, esim. Lorentz-muunnokset, aikadilataatio, pituuskontraktio, relativistinen kinematiikka

  • Ydinfysiikan perusteita, esim. ytimen rakenne ja stabiilius, radioaktiivisuuden lajit, hajoamislain sovelluksia.

  • Hiukkasfysiikan perusteita, esim. leptonit, kvarkit, voimien välittäjähiukkaset ja niiden ominaisuuksia, esimerkkejä sähkömagneettisen ja heikon vuorovaikutuksen prosesseista ja niitä kuvaavia Feynmanin diagrammoja, vahvan vuorovaikutuksen asymptoottinen vapaus

  • Kosmologian perusteita, esim. maailmankaikkeuden koostumus, pimeä aine, pimeä energia, Friedmanin yhtälöt ja niiden sovelluksia. 

Osaamistavoitteet

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa:

  • Laskea erityisen suhteellisuusteorian Lorentz-muunnoksia, tarkastella aikadilataatiota ja pituuskontraktiota, laskea nopeuksia yhteen relativistisesti ja käsitellä relativistista Doppler-ilmiötä.

  • Käsitellä nelivektoreita, laskea relativististen kappaleiden energian ja liikemäärän, tarkastella elastisten törmäyksien kinematiikkaa.

  • Selittää atomiytimen perusrakenteen, sen yhteyden vahvaan vuorovaikutukseen ja mainita yksinkertaisia ydinmalleja. Selittää sidosenergian käsitteen, laskea ydinreaktioissa vapautuvia energioita, selittää fuusion ja fission perusteet ja mainita ydinfysiikan sovelluksia.

  • Selittää radioaktiivisen säteilyn lajit (alfa, beta ja gamma) ja soveltaa hajoamislaista.

  • Listata standardimallin alkeishiukkaset ja kuvailla niiden vuorovaikutuksia, varauksia ja massoja.

  • Esittää standardimallin vuorovaikutuksia Feynmanin graafien avulla ja tarkastella hiukkasreaktioiden kinematiikkaa. Selittää miksi massaton hiukkanen ei voi hajota massallisiksi.

  • Selittää kosmologian standardimallin perusteita ja varhaisen maailmankaikkeuden historiaa. Ratkaista maailmankaikkeuden laajenemista kuvaavat Friedmanin yhtälöt yksinkertaisissa tapauksissa. 

Esitietojen kuvaus

  • MATP211-213 Calculus
    - erityisesti: alkeisfunktioiden derivaatat ja integraalit, derivaatan ketjusääntö, sarjakehitelmät

  • MATA114 Differentiaaliyhtälöt
    - hyödyksi erityisesti: differentiaaliyhtälön käsite, differentiaaliyhtälön ratkaisun yleiset periaatteet

  • FYSA2001 Moderni fysiikka, osa A
    - hyödyksi erityisesti: fotonin energia

Oppimateriaalit

Verkkomateriaali, oppikirja. 

Kirjallisuus

  • Kenneth S. Krane. Modern Physics. 3. painos, Wiley, 2012. ISBN: 978-1-118-32464-6.

Suoritustavat

Tapa 1

Arviointiperusteet:
Laskuharjoitukset, tentti ja laboratoriotyöt (esimerkiksi laskuharjoitukset 20 % ja tentti 80 % sekä mahdolliset bonuspisteet laboratoriotyöstä).
Opetusajankohta:
Periodi 2
Valitaan kaikki merkityt osat

Tapa 2

Kuvaus:
Tämä suoritustapa on tarkoitettu opiskelijoille, joille toinen suoritustapa ei erityisistä syistä ole mahdollinen (esim. opetuskieli, asuminen muualla, suositus yksilöllisistä opintojärjestelyistä). Suoritustavasta on otettava yhteyttä opettajaan ennen kurssille ilmoittautumista.
Arviointiperusteet:
Tentti 90% ja arviointikeskustelu 10%, hyväksytysti suoritetut laboratoriotyöt.
Valitaan kaikki merkityt osat
Suoritustapojen osat
x

Osallistuminen opetukseen (6 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
Laskuharjoitukset, tentti ja laboratoriotyöt.
Suorituskieli:
suomi
Työskentelytavat:

Luennot, oppimistehtävät, laboratoriotyöt, tentti.

Opetus

x

Itsenäinen työskentely (6 op)

Tyyppi:
Itsenäinen työskentely
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
Tentti 90% ja arviointikeskustelu 10%, hyväksytysti suoritetut laboratoriotyöt.
Suorituskieli:
suomi
Työskentelytavat:

Itsenäinen opiskelu, laboratoriotyöt, tentti ja arviointikeskustelu. 

Opetus