Modern Fysik för CL och CMIEL, SH1009, KTH


VT 2012

OBS! Denna hemsida är preliminär och kommer att uppdateras ett flertal gånger under kursen.
Senaste uppdatering: 120503.

120523: Inlämningsuppgift 3 finns här. Inlämningsdatum 120516.
120502: Föreläsningsanteckningar förel. 18 uppdaterad.
120424:
Föreläsningsanteckningar t.o.m. föreläsn. 17 är upplagda.
120418: Prelim. versioner av föreläsn. 18 och 19 är upplagda som hjälp för labb AM36.
             
Speciellt avsnitten om sönderfall i förel. 18 och
              tvärsnitt samt växelverkan med materia och doser i förel. 19 kan vara användbara.
              Föreläsningsanteckningar föreläsn. 16 upplagd.
120414: Föreläsningsanteckningar t.o.m. föreläsn. 15 är upplagda.
              Några antecningar har uppdaterats för skrivfel som korrigerats under förelsäningarna.
              Föreläsning 6 och 7 är nu kompletta. Föreläsning 7 kan vara till hjälp för inlämn.uppg. 2
120411:  Lista över projektlabbar uppdaterad.
120320: Inlämningsuppgift 2 finns här. Inlämningsdatum 120416.
120319: Inlämningsuppgift 1 rättad. Resultaten kommer att finnas på
              fysiks kursexpedition fr.o.m. onsdag lunch.
120118: Exempelsamling uppdaterad


På denna hemsida ges aktuell information om kursen i modern fysik för studenter i årskurs 3
av programmet för civilingenjörer och lärare i fysik och i årskurs 2 av programmet för mikroelektronik vid KTH.

Kursen omfattar 21 föreläsningar,14 räkneövningar samt 4 laborationer varav den ena laborarionen är av projekttyp.
Föreläsningar, räkneövningar och laborationer sker huvudsakligen i AlbaNova där även
kursansvariga och övningsassistenter har sina kontor.
Kursen ges på svenska.
Kursens sida i KTH's studiehandbok med infomation om kursmål och kursfordringar finns här.
 
Kursansvarig:
    professor Bengt Lund-Jensen ( lund @ particle.kth.se ) (tel: 5537 8179,  rum A5:1017)

Föreläsare:
    professor Bengt Lund-Jensen ( lund @ particle.kth.se ) (tel: 5537 8179,  rum A5:1017)

Övningsassistenter:
    forskare Magnus Axelsson  (magnusa @ astro.su.se) (tel 5537 8187, rum A5:1031)
    doktorand Johannes Bergström (johbergs @ kth.se) (tel 5537 8176, rum A4:1034)

SchemaKurslitteraturExempelsamling, LäsanvisningarFöreläsningsanteckningar,
Laborationer, Examination, Tentamen 

Schema (preliminärt, vissa korrektioner kan bli nödvändiga) 

P respektive Ex före övningsexempel anger problem ur boken (P) respektive ur kursens exempelsamling (Ex).
VT 2011         
 Dag/Datum 
Tid
         Sal                    
 Innehåll/övningsexempel
Kapitel
Föreläsning 1 
ons 18 jan
15:15-17:00 FD5
Introduktion, relativitetsteori
2.1-2.4
Föreläsning 2
tors 19 jan
 15:15-17:00
FD5
Relativitetsteori forts.:  dopplerskift, hastigheter,
relativisktisk energi, fyrvektorer och rumstiden.
2.5- 2.10 utom 2.8
Övning 1
mån 23 jan
13:15-15:00
FB51, FB55
Relitivitetsteori EX1:1, P2:38,  EX1:2, P2:62, P2:61
2.1-2.6
Föreläsning 3
tis 24 jan
 10:15-12:00
FR4
Allmänna relativitetsteorin, gravitation, kosmologi.
Ljusets partikelnatur.
2.8
3.1-3.4
Föreläsning 4
mån 30 jan
 15:15-17:00
FR4
Comptonsprindning, parbildning, ljusets partikel- och vågstruktur. Partiklars vågstruktur. Obestämbarhetsprincipen.
3.5-3.6
4.1-4.5
Övning 2
ons 1 feb
13:15-15:00 FB51, FB55
P2:84, EX1:3,  P2:117, P3:25, EX2:1
2.7-3.3
Föreläsning 5
ons 8 feb
  8:15-10:00 FD5
Kvantmekanik för bundna tillstånd 5.1-5.6,5.8
Föreläsning 6
tors 9 feb
 13:15-15:00
FD5
Kvantmekanik för bundna tillstånd
fortsättning
5.7,5.9-5.11
Övning 3
mån13 feb
13:15-15:00
FB51, FB55
EX2:2, EX3:1, P4:46, EX3:2, P4:19
3.4-4.5
Föreläsning 7
mån 20 feb
10:15-12:00
FR4
Tunnling
6.1-6.2
Föreläsning 8
tis 21 feb
13:15-15:00
FD5
Obundna tillstånd. Klassiska gränsen 6.3-6.4
Övning 4
tor 23 feb
13:15-15:00 FB51, FB55
EX3:4, EX3:5, EX4:1, EX4:2, EX4:3,EX4:4
5.8, 7.3,  5
Föreläsning 9
mån 27 feb
15:15-17:00
FD5
Schrödingerekvationen i tre dimensioner. 7.1-7.2
Föreläsning 10
ons 29 feb
 15:15-17:00 FD5
Väteatomen
7.3-7.5
Övning 5
mån 5 mars
13:15-15:00 FB51, FB55
Ex4:5, Ex4:6, Ex4:8, Ex4:11,Ex4:12
5
Föreläsning 11
mån 5 mars
15:15-17:00
FD5
Labinfo.  Övergångar i väteatomen. Röntgenstrålning.  Atomer: rörelsemängdsmoment
7.3,7.6-7.10
8.5
Övning 6
mån 19 mar
10:15-12:00
FB51, FD51
Ex4:13, Ex4:15, Ex4:16, Ex4:18
5
Övning 7
tis 20 mar
13:15-15:00
FB51, FD51
 Ex4:19, Ex4:22, Ex4:20, Ex5:1-3
5
Föreläsning 12 ons 21 mar
13:15-15:00
FD5
Atomer och spinn. Pauliprincipen.
Periodiska systemet.
8.2-8.4
Övning 8
mån 26mar
 10:15-12:00
FB51, FB55
Ex5:4-6, P7:31, EX3:3
6
Föreläsning 13
ons 28 mar
13:15-15:00
FD5
Rörelsemängdsmoment och spinn.
Statistisk mekanik, inledn.
8.6-8.9
9.1-
Föreläsning 14
fre 30 mar
10:15-12:00
FD5
Statistisk mekanik, forts.
9
Övning 9 ons 11 apr
13:15-15:00
FB41, FB51
Ex6:1, Ex6:2, Ex6:5, Ex6:6, Ex6:7 7
Föreläsning 15
ons 11 apr
15:15-17:00
FD5
Molekyler.
10.1-10.4
Övning 10
mån 16 apr
10:15-12:00
FB51, FB55
Ex7:1, Ex7:2, Ex7:3, Ex7:4, P8:60 8
Föreläsning 16
tors 19 apr
13:15-15:00
FD5
Energiband, halvledare.
10.5-10.8
Övning 11
mån 23 apr
10:15-12:00
FB51, FB55
Ex8:1, Ex8:2, Ex8:3, Ex8:4 9
Föreläsning 17
ons 25 apr
15:15-17:00
FD5
Supraledare, fullerener, lasrar
10.9-10.10, 9.8
Föreläsning 18 ons 2 maj
13:15-15:00 FD5
Kärnfysik, kärnmodeller, radioktivitet, sönderfall 11.1-11.5
Övning 12
ons 2 maj
15:15-17:00
FB51, FD41
Ex9:1, Ex9:2, Ex9:3, Ex9:4
Föreläsning 19
tors 10 maj
10:15-12:00
FD5
Kärnfysik, kärnreaktioner, tvärsnitt, fission, fusion
11.6-11.7
Övning 13
tors 10 maj
 13:15-15:00
FB51, FD41
Ex10:1, Ex10:2, Ex10:3, Ex11:1, Ex11:2 10, 11
Föreläsning 20
mån 14 maj
13:15-15:00
FR4
Partikelfysik, kosmologi
12
Övning 14
ons 16 maj
15:15-17:00
FB51, FD41
Ex11:4, Ex11:7  blandade tentatal 11
Föreläsning 21
ons 23 maj
10:15-12:00
FD5
Summering av kursen.
12
Räknestuga



Räknestuga



Kurslitteratur


 R.
                  Harris, Modern Physics
Randy Harris:
Modern Physics, 2nd edition

ISBN-10  0-321-52667-8 (paperback).

Förlag: Pearson/Addison-Wesley
Säljs i kårbokhandeln.


  Exempelsamling

En exempelsamling konstruerades för kursen VT2007. 

Exempelsamlingen finns  här.
(Notera: Uppdatering av exemplesamlingen, dvs korrektion av diverse tryckfel, sker 12-01-18)

Tabellblad med konstanter finns här.

  Läsanvisningar

Kapitel 2: Ingår fullt ut, utom avsnitt 2.10 som läses kursivt. Avsnitt 2.8 behandlas mot slutet av kursen.
Kapitel 3: Ingår fullt ut.
Kapitel 4: Ingår fullt ut utom avsnitt 4.7 som läses kursivt. Avsnitt 4.3 läses ihop med kapitel 5.
Kapitel 5: Ingår fullt ut.
Kapitel 6: Ingår fullt ut, utom avsnitt 6.3 som läses kursivt.
Kapitel 7: Ingår fullt ut, utom avsnitt 7.10 som läses kursivt.
Kapitel 8: Ingår fullt ut.
Kapitel 9: Avsnitt 9.1-9.7 ingår fullt ut, avsnitt 9.8-9.9 läses kursivt (principerna ingår, men inte formler).
Kapitel 10: Avsnitt 10.1-10.6 ingår fullt ut, avsnitt 10.7-10.10 läses kursivt (principerna ingår, men inte formler).
Kapitel 11: Ingår fullt ut. Tillkommer avsnitt om MRI och tvärsnitt enligt föreläsningsanteckningar.
Kapitel 12: Läses kursivt.



  Föreläsningsanteckningar

Kommer att läggas upp i samband med respektive föreläsning.

Introduktionsföreläsning

Föreläsning 1
Föreläsning 2

Föreläsning 3
Föreläsning 4
Föreläsning 5
Föreläsning 6
Föreläsning 7
Föreläsning 8
Föreläsning 9
Föreläsning 10
Föreläsning 11
Föreläsning 12
Föreläsning 13
Föreläsning 14
Föreläsning 15
Föreläsning 16
Föreläsning 17
Föreläsning 18
Föreläsning 19
Föreläsning 20


Övningsanteckningar

Räkneövningsexemplen som löses under räkneövningarna tas delvis ur kursens nyskapade exempelsampling.
Till exempelsamlingen hör en lösningsdel som ersätter övningsanteckningarna.

Extra övningsexempel

I exempelsamlingen finns fler lösta problem än de som gås igenom under övningstillfällena.
Dessa rekommenderas för egen träning.
Följande problem ur boken kan vara lämpliga för egen träning (även många andra liknande problem är bra):
Kapitel 2:  17,  26, 33, 36,  39,  41,  56,   62,   83,  85,  94,  97,  117
Kapitel 3:  25,  29,  31, 34,  41

Kapitel 5: 22-30, 49-54, 78-89
Kapitel 6: 14, 15, 17, 20, 21, 22, 24
Kapitel 7: 18, 20, 21, 23, 28, 40, 43, 44, 61, 69, 70, 71
Kapitel 8: 25, 27, 30, 31, 49,51, 57, 60, 65, 76
Kapitel 9: 51, 61, 66
Kapitel 10: 27, 37, 39, 41, 43, 52, 64, 67
Kapitel 11: 13, 25, 27, 35, 37, 39, 43, 47, 51, 53, 60, 65, 67
Kapitel 12: 12, 23 (dessa är egentligen övningsexempel på kapitel 2. Kapitel 12 ingår ju annars bara kursivt).

Laborationer

Består dels av 3 "vanliga" laborationer (labbanvisningarna kan komma att uppdateras innan labbschemat publiceras):
  • AM36: Atomkärnan. Handlar om radioaktivitet, absorbtion av gamma och betastrålning samt mätning av halveringstid.  Plats:  kurslabbshuset till höger i entreplanet.
  • ALS: Atomic and Laser Spectroscopy. Handlar om absorbtionsspektrum i atomer samt generering mha laser av exciterade vibrationstillstånd i molekyler. Plats: kurslabbshuset 1 tr upp till höger
  • Röntgendiffraktion. Laborationen består av röntgendiffraktionsmätning. (Pga problem med utrustning har tills vidare elektronstötundersökning av energinivåer  i helium utgått). Plats: kurslabbshuset 1 tr upp till höger.
dels av en större projektlabb.

De "vanliga" laborationerna görs i grupper om 2 elever, medan projektlabbarna görs i 3-personers-grupper.
Rapport skall skrivas på alla laborationerna. Några instruktioner om labbrapporten.



Projektlabbar

Görs i grupper om 3 personer.
Labbarna schemaläggs genom att kontakta den som ansvarar för projektet enligt listan.
Lista över möjliga projekt. Några ytterligare projekt förväntas tillkomma.


Examination

Sker genom tentamen. Kursen ger totalt inklusive laborationer och projektuppgift 10,5 studiepoäng, varav laborationerna och projektuppgiften vardera omfattar 1,5 poäng.  För att underlätta instuderingen ges tre frivilliga inlämningsuppgifter som ger bonuspoäng på tentamen under 1 år fr.o.m. kurstillfället.

Frivilliga inlämningsuppgifter

Tre frivilliga inlämningsuppgifter delas ut under kursen. Godkänd uppgift ger vardera 2 bonuspoäng på tentamen, totalt max 6 bonuspoäng.

Inlämningsuppgift 1    skall lämnas in senast onsdag 29 februari 2012.
Inlämningsuppgift 2    skall lämnas in senast måndag 16 april 2012  kl 17.00.
Inlämningsuppgift 3    skall lämnas in senast onsdag 16 maj 2012  kl 17.00.


Tentamen

Tentamen ger 5 studiepoäng. Tentamen är skriftlig med 8 problem.
Varje problem ger 5 poäng.
Betygsgränserna är:  < 14poäng ger F,  14-16 poäng  ger Fx, 16-20 poäng ger E, 20-25 poäng ger D, 25-30 poäng ger C, 
30-35 poäng ger B och  35 poäng och över ger A.
Hjälpmedel: räknedosa (utan inprogrammerade formler eller text), BETA, institutionens tabellblad, samt ett A4-blad med egna anteckningar på bägge sidor får användas vid tentamen. Lösta problem får ej vara med i de egna anteckningarna.
 

Tentamenstillfällen


2012-05-29
14:00-19:00
FA32, FB51, FD41, FD51         




Ex-tentor:
07-05-16 med lösningsförslag
07-08-27 med lösningsförslag
08-05-19 med lösningsförslag
Senaste uppdatering:  2012-05-03 BLJ