1. Opintojakson nimi
Suhteellisuusteorian perusteet
Relativitetsteorins grunder
Fundamentals of Theory of Relativity
2. Opintojakson tunniste (koodi)
FYS2004
Vastaavat opintojaksot:
- 530000 Suhteellisuusteorian perusteet, 4 op
- AYFYS2004 Avoin yo: Suhteellisuusteorian perusteet, 5 op
- FYS2024 Relativitetsteorins grunder, 5 op
- BSPH2008 Introduction to Relativity theory, 5 op
3. Opintojakso pakollisuus/valinnaisuus
Opintojaksosta vastaa fysikaalisten tieteiden kandiohjelma.
Opintojakso kuuluu pakollisena fysiikan (FYS2100), fysiikan laaja-alaisen kandin (FYS2200), teoreettisen fysiikan (FYS2300) ja meteorologian (FYS2500) 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), teoreettisen fysiikan opintokokonaisuuteen (FYS1500) 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: 1. tai 2. opiskeluvuosi, periodi IV. Katso tarkemmat opintosuuntakohtaiset ohjeet opintojen ajoitusmalleista.
6. Opintojakson järjestämisajakohta lukukauden/ periodin tarkkuudella
Opintojakso järjestetään vuosittain kevätlukukaudella 4.periodissa.
7. Opintojakson laajuus opintopisteinä
5 op
8. Opintojaksosta vastaava opettaja
Jussi Väliviita
9. Opintojakson osaamistavoitteet
Opiskelija ymmärtää ajan ja avaruuden suhteellisuusperiaatteen ja hallitsee suppeamman suhteellisuusteorian perusteet, Lorentzin muunnoksen sekä osaa soveltaa sitä ongelmiin. Opiskelija hallitsee neliulotteisen tensoriformalismin ja Newtonin liikelakien yleistyksen suppeampaan suhteellisusteoriaan. Yleisestä suhteellisuusteoriasta osataan sovellukset Schwarzchildin metriikkaan ja mustiin aukkoihin. Kosmologiasta opitaan peruskäsitteet.
10. Opintojakso toteutus
Kurssi toteutetaan lähiopetuksena, eikä luennoilla ole läsnäolopakkoa. Kurssi suoritetaan joko arvosteltavaksi palautettavilla laskuharjoituksilla ja kurssikokeella tai vaihtoehtoisesti tentillä.
11. Edeltävät opinnot tai edeltävä osaaminen
FYS1010 Matemaattiset apuneuvot I, FYS1011 Matemaattiset apuneuvot II ja FYS1012 Matemaattiset apuneuvot III. Suositellaan myös FYS1001 Vuorovaikutukset ja kappaleet ja FYS1002 Vuorovaikutukset ja aine.
12. Suositeltavat valinnaiset opinnot
-mitä muita opintojaksoja tämän lisäksi suositellaan suoritettavaksi
-mitkä muut opintojaksot tukevat tämän opintojakson tuottaman osaamisen kehittymistä
13. Opintojakson sisältö
Suppean suhteellisuusteoria: perusteet, suhteellisuusperiaate, Lorentzin muunnos, kausaliteetti nopeuksien yhteenlasku, lipputanko- ja kaksoisparadoksit, neliulotteinen aika-avaruus, tensoriformalismi, Newtonin lakien yleistäminen, relativistinen dynamiikka (peruslait, E=mc2, Dopplerin ilmiö).
Yleinen suhteellisuusteoria: gravitaatio aika-avaruuden kaareutumana, ekvivalenssiperiaate, metriikka, Schwarzchildin metriikka ja mustat aukot, gravitaatiopunasiirtymä, gravitaatiolinssit, gravitaatioaallot
Kosmologia: alkuräjähdys, Friedmann-Robertsonin malli, pimeä aine ja energia
14. Suositeltava tai pakollinen kirjallisuus
Kurssin oppikirja on Kari Enqvist: "Johdatus suhteellisuusteoriaan", Ursa (toinen painos; ensimmäisessä runsaasti typoja). Luentomuistiinpanot ovat saatavilla kurssin verkkosivulla.
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
Kurssin arvostellaan asteikolla 0 – 5. Arvosanaa määritettäessä 2/3 pisteistä tulee kurssikokeen ja 1/3 pisteistä laskuharjoitusten perusteella.
17. Opetuskieli
Suomi