Modern Fysik för CL och CMIEL, SH1009, KTH


VT 2013

OBS! Denna hemsida är preliminär och kommer att uppdateras ett flertal gånger under kursen.
Senaste uppdatering: 130515.


130520 Räknestuga kl 10-12 i rum A5:1003 AlbaNova
130515 Inlämningsuppgift 2 är rättad. Finns på fysiks kursexp.
130506
Anteckningar  t.o.m. föreläsning  20 tillagd
130502 Inlämningsuppgift 3 ute.
130412 Projektlabbslista finns här
130411 Anvisningar för labbar och labbrapporter uppdaterade.



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:
    doktorand Johannes Bergström (johbergs @ kth.se) (tel 5537 8176, rum A4:1034)
    doktorand Anders Riber Marklund (andersrg @ kth.se) (tel 5537 8886, rum B5:1006)

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 
fre 11 jan
15:15-17:00 FD5
Introduktion, relativitetsteori
2.1-2.4
Föreläsning 2
tors 17 jan
 15:15-17:00
FD5
Relativitetsteori forts.: samtidighet, dopplerskift, hastigheter, relativisktisk rörelsemängd.
2.5- 2.7
Övning 1
mån 21 jan
13:15-15:00
FB55, FD41
Relativitetsteori EX1:1, P2:38,  EX1:2, P2:62, P2:61
2.1-2.6
Föreläsning 3
tis 22 jan
10:15-12:00
FD5
Relativistisk energi. Fyrvektorer och rumstiden. Allmänna relativitetsteorin, gravitation, kosmologi.
Ljusets partikelnatur.
2.7-2.10
3.1-3.2
Föreläsning 4
mån 28 jan
 15:15-17:00
FD5
Comptonsprindning, parbildning, ljusets partikel- och vågstruktur. Partiklars vågstruktur.
3.4-3.6
4.1-4.3
Övning 2
tis 29 jan
10:15-12:00
FB55, FD41
P2:84, EX1:3,  P2:117, P3:25, EX2:1 2.7-3.2
Föreläsning 5
ons 6 feb
15:15-17:00 FD5
Obestämbarhetsprincipen.
Plana vågor. Schrödingerekvationen.
4.4-4.5
5.1-5.2
Föreläsning 6
tors 7 feb
10:15-12:00
FD5
Kvantmekanik för bundna tillstånd
5.3-5.6,5.9-5.11
Övning 3
mån11 feb
13:15-15:00
FB55, FA32
EX2:2, EX3:1, P4:46, EX3:2, P4:19
3.4-4.5
Föreläsning 7
tis 12 feb
15:15-17:00
FD5
Tunnling
6.1-6.2
Föreläsning 8
ons 20 feb
15:15-17:00
FD5
Obundna tillstånd. Klassiska gränsen 6.3-6.4
Övning 4
fre 22 feb
10:15-12:00 FB55, FD41
EX3:4, EX3:5, EX4:1, EX4:2, EX4:3,EX4:4
5.8, 7.3,  5
Föreläsning 9
mån 25 feb
15:15-17:00
FD5
Schrödingerekvationen i tre dimensioner. 7.1-7.2
Föreläsning 10
ons 27 feb
 15:15-17:00 FD5
Väteatomen
7.3-7.5
Övning 5
ons 6 mars
13:15-15:00 FB55, FA31
Ex4:5, Ex4:6, Ex4:8, Ex4:11,Ex4:12
5
Föreläsning 11
ons 6 mars
15:15-17:00
FD5
Labinfo.  Övergångar i väteatomen. Röntgenstrålning.  Atomer: rörelsemängdsmoment
7.3,7.6-7.10
8.5
Övning 6
tis 19 mar
13:15-15:00
FB55, FD41
Ex4:13, Ex4:15, Ex4:16, Ex4:18
5
Övning 7
ons 20 mar
13:15-15:00
FB55, FD41
 Ex4:19, Ex4:22, Ex4:20, Ex5:1-3
5
Föreläsning 12 tors21 mar
13:15-15:00
FB43
Atomer och spinn. Pauliprincipen.
Periodiska systemet.
8.2-8.4
Föreläsning 13
fre 22 mar
10:15-12:00
FD5
Rörelsemängdsmoment och spinn.
Statistisk mekanik, inledn.
8.6-8.9
9.1-
Övning 8 mån 25 mar
13:15-15:00
FB55, FD41
Ex5:4-6, P7:31, EX3:3 6
Föreläsning 14
mån 25 mar
15:15-17:00
FD5
Statistisk mekanik, forts.
9
Övning 9 mån 8 apr
13:15-15:00
FB55, FD41
Ex6:1, Ex6:2, Ex6:5, Ex6:6, Ex6:7 7
Föreläsning 15
ons 10 apr
10:15-12:00
FD5
Molekyler.
10.1-10.4
Övning 10
tors 11 apr
13:15-15:00
FB51, FB55
Ex7:1, Ex7:2, Ex7:3, Ex7:4, P8:60 8
Föreläsning 16
mån 15 apr
10:15-12:00
FB53
Energiband, halvledare.
10.5-10.8
Övning 11
ons 17 apr
10:15-12:00
FB55, FE21
Ex8:1, Ex8:2, Ex8:3, Ex8:4 9
Föreläsning 17
tors 18 apr
15:15-17:00
FD5
Supraledare, fullerener, lasrar
10.9-10.10, 9.8
Föreläsning 18 mån 22 apr
10:15-12:00 FB53
Kärnfysik, kärnmodeller, radioktivitet, sönderfall 11.1-11.5
Övning 12
tors 25 apr
10:15-12:00
FB55, FD41
Ex9:1, Ex9:2, Ex9:3, Ex9:4
Föreläsning 19
tors 2 maj
13:15-15:00
FD5
Kärnfysik, kärnreaktioner, tvärsnitt, fission, fusion
11.6-11.7
Föreläsning 20
mån 6 maj
15:15-17:00
FD5
Partikelfysik, kosmologi
12
Övning 13
mån 13 maj
10:15-12:00
FB55
Ex10:1, Ex10:2, Ex10:3,
Ex11:1, Ex11:2
10,11
Övning 14
tors 16 maj
10:15-12:00
FB55, FD41
Ex11:4, Ex11:7  blandade tentatal 11
Räknestuga
mån 20 maj
10:15-12:00
A5:1003
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. (Samma version som 2012)

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. Instruktioner för labbrapporten.



Projektlabbar

Görs i grupper om 3 personer.
Labbarna schemaläggs genom att kontakta den som ansvarar för projektet enligt listan.


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. Inlämning skall ske till Bengt Lund-Jensen i pappersform (postfack på AlbaNova) eller som pdf-fil (en fil). 

Inlämningsuppgift 1           Rättad
Inlämningsuppgift 2           Rättad.
Inlämningsuppgift 3           skall lämnas in senast 17 maj 2013 kl 12:00
 

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


2013-05-23
14:00-19:00
 FB52, FB53         




Ex-tentor:
07-05-16 med lösningsförslag
07-08-27 med lösningsförslag
08-05-19 med lösningsförslag
Senaste uppdatering:  2013-05-06 BLJ