MAMO2100 Modern physics Course description

Emnet gir en introduksjon til moderne fysikk. Mer spesifikt vil kurset dreie seg om kvantefysikk og spesiell relativitetsteori.

Både teoretiske, konseptuelle og teknologiske aspekt ved kvantefysikken blir belyst. Dette vil i all hovedsak bli gjort ved å studere enkle modeller for kvantefysiske systemer - med både numeriske og analytiske metoder. Selv om kvantefysikken ligger til grunn for underdisipliner som kvantekjemi, atomfysikk, faststoff-fysikk, kjernefysikk og partikkelfysikk, vil vi i liten grad gå inn på særegenheter ved disse fagfeltene. Fokuset vil først å fremst ligge på generell kvantefenomenologi.

Når det gjelder relativitetsteori, vil hovedvekta ligge på den spesielle relativitetsteorien, selv om visse relativistiske aspekter ved gravitasjon vil bli eksemplifisert.

Emnet bygger på

• DAFE1000 - Matematikk 1000
• DAPE1400 - Programmering

Det kan være en fordel med en viss innsikt innen tematikk fra klassisk fysikk - som mekanikk og bølger.

Ingen ut over opptakskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert i kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse.

Kunnskap

• Kunne forklare hva fenomener som kvantisering, interferens og spinn for kvantepartikler går ut på.
• Kunne forklare fenomener som lengdekontraksjon og tidsdilitasjon for relativistiske objekt, samt å kjenne til at tid og rom blir påvirket av gravitasjonslegemer.
• Kjenne til eksperimenter og fenomener som har vært avgjørende for vår forståelse av fysikken. Eksempler på slike kan være fotoelektrisk effekt, Stern-Gerlach- og Michelson-Morley-eksperimentet.

Ferdigheter

• Kunne finne numeriske og analytiske løsninger av både den tidsavhengige og den tidsuavhengige Schrödinger-likninga for visse enkle kvantesystemer.
• Kunne beregne tid og lengde i et inertialsystem relativt til et annet.

Generell kompetanse

• Kunne gjøre rede for moderne innsikter om den fysiske verden og hvordan disse skiller seg både fra intuisjon og fra klassisk fysikk og mekanikk.
• Kunne diskutere måleproblemet i kvantefysikk - og konsekvenser av bølge-partikkel-dualiteten.
• Kunne gjøre rede for hvordan relativitetsteori gjør det umulig å se på tid og rom som adskilte størrelser. 
• Kunne gi eksempler på teknologiske muligheter og konsekvenser moderne fysikk har og har hatt.

Undervisninga vil bestå både i forelesninger og øvinger. All undervisning forutsetter at studentene selv deltar og bidrar aktivt - både når det gjelder diskusjoner og problemløsning. Studentene skal også gjennomføre et gruppearbeid i løpet av semesteret.

For å løse problemer og oppgaver vil studentene måtte bruke både analytiske og numeriske teknikker. Det siste vil kreve bruk av verktøy som for eksempel Python eller MATLAB/Octave.

Følgende arbeidskrav må være godkjent for å framstille seg til vurdering/eksamen:

• Ei obligatorisk skriftlig gruppeoppgave på ca. 5-10 sider.
• Oppgava skal tilsvare omtrent 20 timer arbeid i omfang, og problemstillinga for oppgava skal ha tydelig relevans for pensum i emnet.
• Gruppene kan bestå av en til fire personer.
• Oppgaven kan leveres på nytt en gang dersom den ikke blir godkjent.

Individuell eksamen under tilsyn på 3 timer. Eksamensresultat kan påklages.

Alle trykte og skrevne hjelpemidler tillatt. Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst og som ikke kan regne symbolsk. Dersom kalkulatoren har mulighet for lagring i internminnet skal minnet være slettet før eksamen. Stikkprøver kan foretas.

Gradert skala A-F.

En intern sensor. Ekstern sensor brukes jevnlig.