FYSP0100 Kvanttimekaniikkaa ja suhteellisuusteoriaa yleissivistävästi (2 op)

Opinnon taso:
Perusopinnot
Arviointiasteikko:
Hyväksytty - hylätty
Suorituskieli:
suomi
Vastuuorganisaatio:
Fysiikan laitos
Järjestävä organisaatio:
Avoin yliopisto
Opetussuunnitelmakaudet:
2024-2025, 2025-2026, 2026-2027, 2027-2028

Avainteksti

Kurssi esittelee modernin fysiikan ihmeellisyyksiä kansantajuisella otteella — ja haastaa arkiset käsityksesi ajasta, paikasta ja materian luonteesta!

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 perustella ajan ja pituuden suhteellisia muutoksia liikkuville havainnoitsijoille

  • osaa kuvailla suhteellisuusperiaatteen kosmologisia seurauksia 

Lisätietoja

Opintojakso on maksuton.

Esitietojen kuvaus

  • Lukion laajan fysiikan sisällöt olennaisin osin.
  • Derivaatan hyvä hallinta, integroinnin hallinta on eduksi.
  • Koordinaatistot ja vektorit.

Oppimateriaalit

Verkkomateriaalit, videoluennot, simulaatiot.  

Suoritustavat

Tapa 1

Kuvaus:
Opintojakso on maksuton.
Arviointiperusteet:
Kurssin läpäisy edellyttää kaikkiin tehtäviin ja kyselyihin vastaamista ja molemmista osioista (kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria) vähintään puolet pisteistä.
Opetusajankohta:
Periodi 5, Periodi 4, Periodi 3, Periodi 2, Periodi 1
Valitaan kaikki merkityt osat
Suoritustapojen osat
x

Itsenäisesti suoritettava verkkokurssi (JYU avoin) (2 op)

Tyyppi:
Itsenäinen työskentely
Arviointiasteikko:
Hyväksytty - hylätty
Suorituskieli:
suomi

Opetus