Page tree
Skip to end of metadata
Go to start of metadata

1. Opintojakson nimi

Kvanttifysiikan sovelluksia - Tiivis aine ja alkeishiukkaset

Kvantfysikens tillämpningar - Det fasta tillståndet och elementarpartiklar

Quantum physics applications - Condensed matter and elementary particles

2. Opintojakson tunniste (koodi)

FYS2006

Vastaavat opintojakso

  • 53337 Aineen rakenne , 5 op
  • FYS2026 Kvantfysikens tillämpningar - Det fasta tillståndet och elementarpartiklar, 5 op
  • BSPH2006 Applications of quantum physics II: solid state and elementary particles, 5 op

3. Opintojakso pakollisuus/valinnaisuus

Opintojaksosta vastaa fysikaalisten tieteiden kandiohjelma.

Opintojakso kuuluu pakollisena fysiikan (FYS2100) ja fysiikan laaja-alaisen kandin (FYS2200) aineopintokokonaisuuksiin. Muilla fysikaalisten tieteiden opintosuunnilla opintojakson voi sisällyttää valinnaisiin aineopintoihin.

Opintojakso on tarjolla muiden koulutusohjelmien opiskelijoille. Muiden koulutusohjelmien opiskelijat voivat sisällyttää opintojakson fysikaalisten tieteiden opintokokonaisuuteen (FYS1900) tai fysiikan aineopintokokonaisuuteen (FYS2700).


4. Opintojakson taso (alempi/ylempi/tohtori /eurooppalaisen viitekehyksen(EQF) tasot 6,7,8)

Kanditaso=alempi korkeakoulututkinto/EQF-taso 6. Aineopinnot

5. Opintojakson suositeltu suoritusajankohta/vaihe


Suositeltu suoritusajankohta fysikaalisten tieteiden kandiohjelmassa: 3. opiskeluvuosi, periodi I. Katso tarkemmat opintosuuntakohtaiset ohjeet opintojen ajoitusmalleista.

6. Opintojakson järjestämisajakohta lukukauden/ periodin tarkkuudella


Opintojakso järjestetään vuosittain syyslukukaudella 1.periodissa.

7. Opintojakson laajuus opintopisteinä

5 op

8. Opintojaksosta vastaava opettaja


9. Opintojakson osaamistavoitteet

Tuntee kvanttifysiikan tärkeimmät modernit sovellukset: johteet, eristeet ja puolijohteet; suprajohteet ja -nesteet; atomiytimien rakenne; ydinreaktiot; alkeishiukkasten perusteet. Ymmärtää kuinka ja missä olosuhteissa kvanttimekaniikka ja klassinen mekaniikka yhtyvät toisiinsa. Osaa kvalitatiivisesti selittää tärkeimmät ilmiöt kuten elektroniaukot ja johdevyöt, Fermi-pinta, PN-liitos, Meissnerin efekti, Bose-Einstein kondensaatio, BCS teoria. Osaa käsitellä kvantitatiivisesti puolijohtavuutta, ytimien sidosenergioita, radioaktiivista hajoamislakia sekä ydin- ja hiukkasreaktioita.


10. Opintojakso toteutus


Kurssi suoritetaan osittain arvosteltavaksi palautettavilla laskuharjoituksilla ja kurssikokeella tai vaihtoehtoisesti tentillä. Laskuharjoitukset eivät ole pakollisia, mutta aktiivisuus laskuharjoituksissa vaikuttaa positiivisesti arvosanaan. Arvosana määräytyy 2/3 kurssikokeesta, 1/3 laskuharjoituksista, ja kurssi noudattaa perusopetuksen pelisääntöjä:

Fysiikan laitoksen perusopetuksen pelisäännöt


11. Edeltävät opinnot tai edeltävä osaaminen


Oletuksena on, että kurssille osallistujat ovat aikaisemmin suorittaneet opintojakson FYS2003 Kvanttifysiikan perusteet ja FYS2005 Kvanttifysiikan sovelluksia - Atomit ja molekyylit tai hankkineet vastaavat taustatiedot.


12. Suositeltavat valinnaiset opinnot

Aiheesta kiinnostuneita kannustetaan jatkamaan muun muassa alkeishiukkasfysiikan perusteita ja materiaalifysiikkaa käsitteleville opintojaksoille, kvanttimekaniikkaa hyödyntäville syventäville kursseille sekä kvanttimekaanisia menetelmiä käsitteleville laskennallisten tieteiden opintojaksoille.

13. Opintojakson sisältö


Kiinteän olomuodon fysiikka: hilarakenne, Braggin sironta, johteet, eristeet, puolijohteet sekä magnetismi ajan salliessa.
Suprajohteet ja nesteet: energia-aukko ja suprajuoksevuus, Bose-Einstein kondensaatti, Meissnerin ilmiö, Josephson liitos.
Atomiytimien rakenne: massat ja sidosenergiat, pisara- ja kuorimalli, vahva nukleoni-nukleoni-vuorovaikutus.
Ydinreaktiot: radioaktiivisuus, eksponentiaalinen hajoamislaki, fissio ja fuusio.
Alkeishiukkasten perusteet: leptonit, baryonit, mesonit; uudet kvanttiluvut ja säilymislait; kvarkkimalli, kvanttiväridynamiikka ja hiukkasfysiikan standardimalli.


14. Suositeltava tai pakollinen kirjallisuus


  • Randy Harris: Modern Physics (2nd edition, Pearson, 2014). Valikoiden kirjan lopusta taustamateriaalia, mutta pääosin kappaleet 10-12.
  • Täydentävänä materiaalina luentomuistiinpanot.


15. Oppimista tukevat aktiviteetit ja opetusmenetelmät

Viikottaiset luennot, opiskelijan itsenäinen työskentely, viikoittain palautettavat laskuharjoitukset, joita lasketaan osittain laskupajoissa assistenttien tuella pienryhmissä ja osittain itsenäisesti. Laskuharjoitukset palautetaan assistenteille, jotka pisteyttävät ne.


16. Arviointimenetelmät ja –kriteerit sekä arvosteluasteikko

Arvosteluasteikko 0-5.

Arvosanan määräytyminen (Fysiikan perusopetuksen pelisäännöt).


17. Opetuskieli

Suomi. Tarvittaessa tentti englanniksi.




  • No labels