Kursplan för Introduktion till modern fysik

Introduction to Modern Physics

Kursplan

  • 15 högskolepoäng
  • Kurskod: 1FA663
  • Utbildningsnivå: Grundnivå
  • Huvudområde(n) och successiv fördjupning: Fysik G2F

    Förklaring av koder

    Koden visar kursens utbildningsnivå och fördjupning i förhållande till andra kurser inom huvudområdet och examensfordringarna för generella examina:

    Grundnivå

    • G1N: har endast gymnasiala förkunskapskrav
    • G1F: har mindre än 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G1E: innehåller särskilt utformat examensarbete för högskoleexamen
    • G2F: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • G2E: har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav, innehåller examensarbete för kandidatexamen
    • GXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

    Avancerad nivå

    • A1N: har endast kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav
    • A1F: har kurs/er på avancerad nivå som förkunskapskrav
    • A1E: innehåller examensarbete för magisterexamen
    • A2E: innehåller examensarbete för masterexamen
    • AXX: kursens fördjupning kan inte klassificeras

  • Betygsskala: Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
  • Inrättad: 2022-03-03
  • Inrättad av: Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden
  • Gäller från: HT 2022
  • Behörighet: 90 hp biologi och/eller kemi, varav 10 hp biokemi och 10 hp molekylärbiologi, samt 15 hp matematik eller statistik.
  • Ansvarig institution: Institutionen för fysik och astronomi

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

  • analysera fysikaliska förlopp och situationer med hjälp av grundläggande begrepp och samband inom mekanik, termodynamik, elektromagnetism, optik, och kvantfysik
  • utföra beräkningar och resonera kring storheter som är av betydelse för fysikaliska och biofysikaliska system med grund i mekanik, termodynamik, elektromagnetism, optik, och kvantfysik
  • använda matematiska beräkningsmetoder för att kunna göra studier, modelleringar och bedömningar med tillämpningar på fysikaliska och biofysikaliska system
  • visa analytisk problemlösningsförmåga genom att använda lämpliga fysikaliska modeller, antaganden och approximationer samt kunna bedöma resultatens rimlighet för att beskriva fenomen i vår omgivning
  • planera och utföra laborativt arbete i fysik, och skriftligt och muntligt dokumentera och redovisa resultaten av experimentella undersökningar samt diskutera deras fysikaliska tolkning
  • visa kännedom av etiska aspekter, jämställdhet och hållbarhet inom kursens område och i en tvärvetenskaplig miljö

Innehåll

Mekanik: Kinematik, beskriven med hjälp av kartesiska koordinater, hastighet, acceleration. Dynamik: kraft, rörelsemängd, Newtons lagar, arbete och energi. Partikelsystem, masscentrum. Stelkroppskinematik och -dynamik: Eulers lagar för rotation kring fix axel. Tröghetsmoment, kraftmoment, rörelsemängdsmoment. Svängningsrörelse. Modeller för föremåls rörelse med tillämpningar.

Termodynamik: Termodynamikens huvudsatser; temperatur, entalpi, entropi, inre energi, fri energi, kemisk potential, fasjämvikter; blandningar, lösningar, kolligativa egenskaper och kemisk reaktionsjämvikt; Boltzmanns fördelningslag, ensembler och tillståndssummor; Numeriska beräkningar av termodynamiska egenskaper.

Elektromagnetism och optik: Coulombs lag, Gauss lag, elektrisk fältstyrka och potential, elektrisk dipol. Kondensatorer, elektrostatisk energi. Periodisk rörelse, vibrationer. Elektromagnetiska vågor och optik: reflexion, refraktion, dispersion, polarisation, interferens och diffraktion. Biofysikaliska tillämpningar av elektrostatik, magnetism, elektromagnetiska vågor och optik.

Kvantfysik: partikel-våg dualiteten: fotoner som partiklar, fotoelektriskeffekt, elastisk och inelastisk spridning. Elektroner som vågor, dubbelspaltexperiment. Atomspektra och atomstruktur, kvantiserade energinivåer, laser. Vågfunktioner och sannolikheter, Schrödingerekvationen, kvantbeskrivning av väteatomen. 

Fysikens matematiska metoder tillhandahåller grundläggande metoder och verktyg för behandling av fysikaliska problem: linjära ekvationssystem, matriser, vektorräkning, baser, koordinater, skalärprodukt och vektorprodukt. Funktioner, derivata, integral och integrationsteknik. Grundläggande teori för och egenskaper hos Fourierserier och Fouriertransform. Tillämpningar på differentialekvationer. Partiella differentialekvationer.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner, laborationer, seminarier.

Examination

Inlämningsuppgifter och muntligt prov i mekanik och termodynamik (6hp), inlämningsuppgifter och muntligt prov i elektromagnetism och kvantfysik (5hp), samt laborationer, skriftliga och muntliga redovisningar (4 hp).

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t ex vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.

Litteratur

Litteraturlista

Gäller från: HT 2022

I bibliotekets söktjänst kan du se om en titel finns elektroniskt.

  • Phillips, Rob; Kondev, Jane; Theriot, Julie Physical biology of the cell

    New York: Garland Science, 2008

    Se bibliotekets söktjänst

  • Young, Hugh D.; Freedman, Roger A.; Ford, A. Lewis Sears and Zemansky's university physics with modern physics

    Fifteenth edition in SI Units.: Harlow: Pearson Education Limited, [2020]

    Se bibliotekets söktjänst

    Obligatorisk