Kvantfysik, 6 hp

Innehåll

Kursen inleds med en översikt av de idéer som ledde fram till kvantmekaniken. Vågfunktionen och dess sannolikhetstolkning samt Schrödingerekvationen introduceras. Operatorer och osäkerhetsrelationer diskuteras översiktligt. Lösningen av Schrödingerekvationen för några specialfall, inklusive väteatomen, diskuteras. Den kvantmekaniska bilden av rörelsemängdsmoment och spinn introduceras. Mångelektronatomer och det periodiska systemet diskuteras översiktligt. Växelverkan mellan elektromagnetisk strålning och atomer beskrivs. Atomkärnans uppbyggnad och egenskaper behandlas, liksom olika typer av radioaktivt sönderfall, kärnreaktioner, fission och fusion. Strålningens växelverkan med materia tas upp och en orientering om dess påverkan på levande organismer ges. Kursen omfattar en teoridel om 4,5 hp och en experimentell laborationsdel om 1,5 hp.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• beskriva hur klassisk fysik inte räcker till för att förklara atomers struktur och den elektromagnetiska strålningens växelverkan med materia,
• förklara våg-partikeldualiteten och Heisenbergs obestämbarhetsrelation,
• förklara vågfunktionen och dess sannolikhetstolkning,
• lösa Schrödingerekvationen för väteatomen,
• redogöra för den kvantmekaniska beskrivningen av väteatomen med tillhörande kvanttal,
• diskutera Pauliprincipen och förklara uppbyggnaden av periodiska systemet,
• beskriva växelverkan mellan elektromagnetisk strålning och atomer,
• redogöra för atomkärnans uppbyggnad, olika typer av radioaktivt sönderfall, kärnreaktioner, fission och fusion samt något om kärnfysikens medicinska tillämpningar,

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• analysera och lösa problem, planera och genomföra experiment samt värdera experimentella resultat i kvantfysik,
• utarbeta en strategi för att lösa en given kvantfysikalisk uppgift inom stipulerad tid,
• praktiskt lösa kvantfysikaliska uppgifter i laboratoriemiljö,
• muntligt och skriftligt redovisa experimentella undersökningar och problemlösningar i kvantfysik.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• samarbeta med andra personer,
• reflektera över och värdera sin egen insats i laborations- och projektarbete,
• genomföra självständig sökning av information inom området och presentera denna såväl skriftligt som muntligt även på främmande språk,
• på ett korrekt sätt citera andras vetenskapliga arbete,
• uppvisa medvetenhet om etiska aspekter på vetenskapligt arbete som t.ex. ett korrekt förhållningssätt till fusk och plagiat.

Behörighetskrav

För tillträde till kursen krävs Fysikens matematiska metoder (5MA122, 15 hp) eller Differentialekvationer för teknologer (5MA121, 7,5 hp) eller motsvarande samt Klassisk mekanik (5FY040, 7,5 hp) eller Mekanik I med experimentell metodik (5FY113, 7,5 hp) eller motsvarande.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, gruppövningar, räkneövningar samt handledning vid laborationer. Laborationer är obligatoriska.

Student som missat eller inte kunnat slutföra ett obligatoriskt utbildningsmoment vid kurstillfället ska beredas möjlighet att slutföra det vid ett senare kurstillfälle. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.
 

Examination

Kunskapsredovisningen på teoridelen sker normalt i form av ett skriftligt prov vid kursens slut. Vid det avslutande provet sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). Kunskapsredovisningen på laborationsdelen sker normalt i form av muntlig eller skriftlig rapportering. På laborationsdelen sätts något av betygen Underkänd (U) och Godkänd (G).

På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (G) eller Väl godkänd (VG). För att bli godkänd på hela kursen krävs att samtliga prov och obligatoriska moment är godkända. Betyget utgör en sammanfattande bedömning av resultaten vid examinationens olika delar och sätts först när alla obligatoriska moment är godkända. Principerna för den sammanfattande bedömningen redovisas vid kursens start. Den som godkänts i ett prov får ej undergå förnyat prov för högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Tillgodoräknande prövas individuellt.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter de tidigare kurserna Kvantfysik B 7,5 hp (5FY048) och Kvantfysik för energiingenjörer B (5FY049) och kan inte tas med i examen tillsammans med någon av dessa.