FYSP0100 Kvanttimekaniikkaa ja suhteellisuusteoriaa yleissivistävästi (2 op)
Avainteksti
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.