Modern fysik, 4,5 hp

Innehåll

Kursen inleds med en översikt av de idéer som ledde fram till den moderna fysiken. Atomkärnans uppbyggnad och egenskaper behandlas, liksom olika typer av radioaktivt sönderfall, kärnreaktioner, fission och fusion. Svartkroppsstrålning och gravitationens påverkan av ljusets våglängd diskuteras. Fotonbegreppet och kollisioner mellan fotoner och partiklar med massa behandlas. Strålningens växelverkan med materia tas upp och en orientering om dess påverkan på levande organismer ges. 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. Kursen omfattar ett teorimoment om 3,5 hp och ett laborationsmoment om 1,0 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
• formulera den kvantmekaniska beskrivningen av väteatomen med tillhörande kvanttal
• diskutera Pauliprincipen och förklara uppbyggnaden av periodiska systemet
• beskriva växelverkan mellan elektromagnetisk strålning och atomer
• sammanfatta hur atomkärnan är uppbyggd och beskriva 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:
 

• lösa Schrödingerekvationen för väteatomen
• 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
• genomföra självständig sökning av information inom området och presentera denna såväl skriftligt som muntligt även på främmande språk.

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

• reflektera över och värdera sin egen insats vid laborationsarbete
• samarbeta med andra personer vid laborationer
• 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

Univ: Fysikens matematiska metoder 15 hp eller Differentialekvationer för teknologer 7,5 hp samt Klassisk mekanik 7,5 hp eller motsvarande.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av lektionsundervisning, räkneövningar samt handledning vid laborationer. Laborationerna är obligatoriska. Utöver schemalagda aktiviteter förutsätts även individuellt arbete med kursmaterialet.
 

Examination

Examinationen på kursens teorimoment sker individuellt i form av en skriftlig salstentamen vid kursens slut. På skriftlig salstentamen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

Examinationen på kursens laborationsmoment sker i grupp, med individuell bedömning, genom skriftliga rapporter och muntliga redovisningar. På skriftliga rapporter och på muntliga redovisningar sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G). På hela momentet sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G). Betyget Godkänt (G) sätts först då samtliga rapporter och redovisningar är godkända.

På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). För att bli godkänd på hela kursen krävs att alla moment är godkända. Under förutsättning att alla moment är godkända blir betyget på hela kursen detsamma som på teorimomentet. 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 för betyg och examination på grund- och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2-553-14.

Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter de tidigare kurserna Kvantfysik 4,5 hp (5FY118) och Kvantfysik 6,0 hp (5FY140) och kan inte tas med i examen tillsammans med dessa. I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla eller kursen slutat erbjudas.