Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp"

Lisa Bengtsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp Idag: Kursintroduktion Repetition av kvantmekaniken 1 Per Johnsson, Atomfysik/LTH Per Johnsson, Jan Pallon & Gillis Carlsson

2 FAFF Atomfysik Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp Kärnfysik Idag: Kursintroduktion Repetition av kvantmekaniken Kvantmekanik 2 Per Johnsson, Atomfysik/LTH Per Johnsson, Jan Pallon & Gillis Carlsson

3 Kursplan: syfte Kursen är en viktig del i ett större kurspaket i fysik där man utgående från kvantmekanik behandlar såväl grundläggande atom- och kärnfysik som tekniska tillämpningar, t. ex. laserteknik och miljömätteknik. Kursen skall ge en bred orientering om mikrokosmos och kvantfysik, men samtidigt göra djupdykningar inom några valda delområden. Dels för att träna kvantmekanisk problemlösning och dels för att väcka intresse för fortsatta studier inom områdena. Genom att lyfta fram viktiga tekniska tillämpningar skall kursen visa på det ömsesidiga beroendet mellan teknik och vetenskap. 3 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

Atomfysik Utan kvantmekanik Kvantmekanik Kärnfysik Fördjupad formalism & approximativa metoder 3

Elektronspinn & riktningskvantisering Atomer i yttre magnetiska fält Koppling av

systemet Spontan emission och urvalsregler Stimulerad emission och laserverkan Spektroskopiska

Radioaktivt sönderfall, alfa- beta- och gamma- emission Kärnkollisioner Fission och fusion

4 Atomfysik Utan kvantmekanik Kvantmekanik Kärnfysik Fördjupad formalism & approximativa metoder 3 dimensioner Harmonisk oscillator Sfärisk symmetri och rörelsemängdsmoment Atomfysik Atommodeller Elektronspinn & riktningskvantisering Atomer i yttre magnetiska fält Koppling av rörelsemängdsmoment Konfiguration, term, nivå och subnivå Flerelektronsystem Det periodiska systemet Spontan emission och urvalsregler Stimulerad emission och laserverkan Spektroskopiska tekniker Kärnfysik Kärnmodeller Atomkärnors uppbyggnad och massa Stark och svag växelverkan Radioaktivt sönderfall, alfa- beta- och gamma- emission Kärnkollisioner Fission och fusion Strålnings växelverkan med material Kärnfysikalisk mätutrustning 4 Per Johnsson, Atomfysik/LTH Atom- & kärnfysikaliska tillämpningar

5 Lärarlaget Föreläsare: Per Johnsson, atomfysik och huvudkursansvar Jan Pallon & Claes Fahlander, kärnfysik Gillis Carlsson, kvantmekanik Övningsledare: Lars Engström, atomfysik Christian Bergenfeldt & David Winge, kvantmekanik Kurssekreterare: Kerstin Nilsson, Kurslaboratoriet för Fysik + flera laborationshandledare 5 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

6 Kurshemsida 6 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

7 Kursplanering 7 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

8 Lokaler Laborationer Övningar Handledarfack Per Gillis Jan Föreläsningar EJ 17/9 (MA03) 8 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

9 Examination För godkänt på kursen krävs: Godkända laborationer, 7 st (4,5 hp) Godkänt projekt (1,5 hp) Godkänd tentamen - Teoridel 1 (2,5 hp) Godkänd tentamen - Teoridel 2 (6,5 hp) Betyg fås som det viktade medelvärdet av betygen (med decimaler) på de två deltentorna, där viktningen ges av antalet högskolepoäng deltentorna motsvarar. 9 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

10 Kursplan: kunskapsmål kunna beskriva atomens och atomkärnans uppbyggnad och struktur kunna genomföra vissa kvantmekaniska beräkningar på system med sfärisk symmetri kunna förklara och, i enklare fall, kvantitativt beräkna energistrukturen i en atom med kvantmekaniska metoder kunna beskriva strålning och dess växelverkan med materia ha erhållit insikt i hur olika fenomen inom atom- och kärnfysik kan ha samma kvantmekaniska bakgrund men av olika storleksordningar, t.ex. energinivåstrukturer samt emission och absorption av strålning ha erhållit en fördjupad insikt om det nära och ömsesidiga samspelet mellan teknik och naturvetenskap samt känna till och kunna redogöra för typiska tekniska tillämpningar av atom- och kärnfysik. 10 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

11 Teoridel (9 hp) 33 Föreläsningar (Atom 31, Kärn 21, Kvant 13 timmar) 42 Övningar Kurslitteratur Kvantvärldens fenomen - teori och begrepp G. Ohlén, Studentlitteratur 2005 Atomic Physics C. J. Foot, Oxford University Press 2004 eller 2005 Introductory Nuclear Physics K.S. Krane, John Wiley and Sons, Inc Per Johnsson, Atomfysik/LTH

12 Övningar 12 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

13 Tentamen Teoridel 1 Kvantformalism (2,5 hp) Tisdagen den 22/10 kl 8-12 i MA10A-D Avser kap. 5-7 i kvantmekanikboken Teoridel 2 Atom- och kärnfysik (6,5 hp) Torsdagen den 19/12 kl i Gasquesalen Avser resten av kursinnehållet Betyg fås som det viktade medelvärdet av betygen (med decimaler) på de två deltentorna, där viktningen ges av antalet högskolepoäng deltentorna motsvarar. 13 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

14 Kursplan: färdighetsmål kunna applicera kvantmekanikens metoder för analys och beräkning av fysikaliska problemställningar inom området ha utvecklat sin förmåga att planera, genomföra och utvärdera experiment samt att presentera vetenskapliga resultat i skriftlig form. på egen hand söka vetenskaplig information som är relevant för en rapport inom kursens ämnesområde. förbättrat sin förmåga i skriftlig och muntlig presentation. 14 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

15 Laborationer (4,5 hp) Kursen innehåller sju obligatoriska laborationer: LP1 (grupper om 6 personer): Litiumatomens spektrum (datorlaboration) Inducerad aktivitet och sönderfall Gammaspektroskopi LP2 (grupper om 4 personer): Zeemaneffekt Diodlaserspektroskopi (muntlig genomgång) Optisk pumpning Alfa- och betastrålning (muntlig genomgång) 15 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

16 16 Per Johnsson, Atomfysik/LTH FAFF

17 17 Per Johnsson, Atomfysik/LTH FAFF

18 Laborationer (4,5 hp) Laborationsgrupper LP1: Anmälan via Doodle (länk från hemsidan) senast måndag 9/9 För godkänt på laborationen krävs: Tips: Förberedelseuppgifter (att ha försökt är ett krav!) Genomförande Godkänd rapport (senast 1/11 för LP1 samt 17/1 för LP2) Kom väl förberedd och i tid Tag med labhandledningen (finns på hemsidan) Frånvaro som ej meddelats i förväg kan medföra att laborationen inte kan göras alls innevarande år! Vid sjukdom eller annan giltig frånvaro, meddela kurssekreteraren före laborationstillfället: kerstin.nilsson@fysik.lth.se, Tel: Per Johnsson, Atomfysik/LTH

19 Projektarbete (1,5 hp) Litteraturstudie i fördjupningsämne. Personlig kontakt med forskare på olika avdelningar Lista med många ämnen att välja bland. Ämnen kan nomineras! Utföres och redovisas parvis Muntlig presentation tisdagen den 26/11 kl Obligatorisk närvaro! Mer info längre fram 19 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

20 Projektarbete (1,5 hp) FAFF Atomer i förbränning! Hur studerar vi dem? Laser-inducerad fluorescens för att studera förbränning Projektämnen 2012 Spektroskopi och astrofysik Molekylspektroskopi. Fördjupat studium av kvantdefektformalismen. Kvantdatorer Zeno effekten Kvantteleportation Laseracceleration Fluorescens- och Ramanspektroskopi med medicinska tillämpningar Kvantmekaniska beräkningar Kvantkrypto Rotation och vibration. Kvantmekanik och relativitetsteori Starka växelverkans isospinnsymmetri Exotisk radioaktivitet Skalstruktur hos kvantprickar Kärnfysikaliska analysmetoder Single Ion Hit Facility ett acceleratorbaserat instrument för att studera effekter av jonbestrålning på levande celler Medicinska tillämpningar av kärnfysiken Astrofysikaliska tillämpningar av kärnfysiken Aktuellt inom kärn och partikelfysik Kärnfysikaliska apparater Nobelprisfysik Samhällsrelaterad kärnfysik Röntgenlasrar att ta bilder av enskilda molekyler 20 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

21 Kursutveckling Studenterna tycker att kursen är intressant och föreläsarna är uppskattade. Liksom tidigare år anser dock många att kursen är spretig och att arbetsbelastningen är väldigt hög. Studierådets kommentar till CEQ 2012 Förändringar 2013: Tydliggöra vikten av egen planering Samtal med kursansvariga på andra kurser Omorganisation av kurshemsidan, ihopsamling av material => överblick Tydligare (samlad) övningsplanering Repetitionsföreläsning blir kvar Behåller muntlig genomgång på två av laborationerna i LP2 21 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

22 Lite tips på vägen Det råder ingen tvekan om att atom- och kärnfysik med tillämpningar är en av de tyngsta kurserna i F:s obligatorie. från Studierådets kommentar till CEQ 2007 Tänk på att det är två läsperioder Teoridel 2 innefattar också material från LP1 22 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

23 Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp KOM IHÅG: ANMÄLAN TILL LABGRUPP! 23 Per Johnsson, Atomfysik/LTH Per Johnsson, Jan Pallon & Gillis Carlsson

Relevanta dokument

Fördjupningsprojekt, 1,5 Hp Atom- och kärnfysik med tillämpningar, HT- 12. Ämnen att välja fritt bland

Fördjupningsprojekt, 1,5 Hp Atom- och kärnfysik med tillämpningar, HT- 12 Studierna utförs och redovisas parvis. Ni väljer fritt ämne bland förslagen i listan nedan. Det är inget hinder om två eller fler