Studiehandboken 06/07 del 4 - KTH

KTH Studiehandbok 2006-2007
5A1247 Modern fysik
Poäng/KTH Credits 7
ECTS-poäng/ECTS Credits 10.5
Kursnivå/Level
B
Betygsskala/Grading, KTH 3, 4, 5
ECTS-betygsskala/Grading, ECTS
A-F
Obligatorisk för/Compulsory for
CLMFY3, F2, MAFY(CL3)
Språk/Language
Svenska / Swedish
Kurssida/Course Page
http://www.particle.kth.se/5A1247
Modern Physics
Kursansvarig/Coordinator
Bengt Lund-Jensen,
lund@particle.kth.se
Tel. 5537 8179
Kursuppläggning/Time Period 3, 4
Föreläsningar 44 h
Övningar 30 h
Lab 14 h
Mål
Efter fullgjord kurs skall du kunna:
• Redogöra för den vetenskapliga grunden för modern fysik såsom
uppräknat i kursinnehållet
• Ställa upp och utföra kvantmekaniska beräkningar på enkla system.
• Tillämpa kvantfysikaliska principer inom naturvetenskap och teknik.
• Ha praktisk erfarenhet av experimentella metoder inom modern
fysik.
Kursinnehåll
Del I (Moderna fysikens experimentella bakgrund och kvantmekanik), 5
poäng
Moderna fysikens experimentella bakgrund: Elementär relativitetsteori.
Michelson-Morleys experiment. Einsteins postulat för speciell relativitetsteori.
Längdkontraktion. Tidsdilatation. Elementär kvantfysik. Plancks strålningslag.
Röntgenstrålning och röntgenspektra. Rutherfords atommodell. Atomens
struktur. Bohrs atommodell. Atomens energinivåer. Kärnans struktur.
Radioaktivt sönderfall. Materievågor (de Broglie-vågor). Vågpaket och
Heisenbergs obestämbarhetsrelation. Våg-partikel-dualism.
Kvantmekanik: Kvantmekanikens grunder. Operatorer, postulat och
kommuterings-relationer. Schrödingerekvationen tillämpad på enkla
potentialer. Tolkning av vågfunktioner. Plana vågor. Harmonisk oscillator.
Rörelsemängdsmoment och spinn. Väteatomen samt periodiska systemet.
Pauliprincipen. Lägsta ordningens tidsoberoende störningsräkning med
tillämpningar och variationskalkyl. Tillämpningar på fysikaliska fenomen
såsom fotoelektriska effekten, Comptoneffekten, röntgendiffraktion,
elektrondiffraktion, Starkeffekten och Zeemaneffekten. Kvantfysikaliska
tillämpningar på naturvetenskap och teknik såsom tunnling,
sveptunnelmikroskop, Stern-Gerlachs experiment, atomkärnor, heliumatomen,
enklare molekyler och fasta kroppar.
Del II (Laborationer och projektuppgift), 2 poäng:
Tre laborationer med skriftliga rapporter (1 poäng) och en projektuppgift (1
poäng).
Förkunskaper
Kunskaper i fysik motsvarande 5A1203, 5A1204 och 5A1306, i matematik
motsvarande 5B1109, 5B1106 och 5B1107, i mekanik motsvarande 5C1103
och i teoretisk elektroteknik motsvarande 2A1840.
Kursfordringar
Tre frivilliga inlämningsuppgifter och en skriftlig tentamen (TEN1, 5p.) samt
laborationer (LAB1, 1p.) och en projektuppgift (PRO1, 1p).
Kurslitteratur
Litteratur bestäms före kursstart.
Aim
Efter fullgjord kurs skall du kunna:
• Redogöra för den
vetenskapliga grunden för modern fysik
såsom uppräknat i kursinnehållet
• Ställa upp och utföra
kvantmekaniska beräkningar på enkla
system.
• Tillämpa kvantfysikaliska
principer inom naturvetenskap och
teknik.
• Ha praktisk erfarenhet av
experimentella metoder inom modern
fysik.
18
5A Fysik