Fysik - Våglära, termodynamik och atomfysik
Physics - Waves, Thermodynamics and Atomic Physics

FAFA05, 12.0 högskolepoäng, G1 (Grundnivå)

Gäller för: 2024/25
Fakultet: Lunds tekniska högskola
Beslutad av: Programledning N
Beslutsdatum: 2024-04-10
Ikraftträdande: 2024-05-08

Allmänna uppgifter

Huvudområde: Teknik Fördjupning: Grundnivå, kurs/er som inte kan klassificeras
Obligatorisk för: N1
Undervisningsspråk: Kursen ges på svenska

Syfte

Syftet med kursen är att studenten ska tillägna sig grundläggande kunskaper i vågrörelselära, optik, termodynamik och atomfysik med inriktning mot tillämpningar. Förståelse inom dessa områden är central för begreppsbildningen inom starkt expanderande teknikområden såsom t.ex. nanoteknologin. Färdigheterna och förståelsen som studenten tillägnar sig ska också underlätta kunskapsinhämtningen i kommande kurser i angränsande ämnesområden.

Kursen ska ge träning i problemlösning, modelltänkande, experimentellt arbete samt skriftlig kommunikation. Kursen avser även att stimulera studenten till reflektion över hur kursinnehållet relaterar till fysikaliska vardagsfenomen.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

• kunna analysera problemställningar samt utföra och tolka beräkningar inom ämnesområdet.
• förstå hur ett abstrakt modelltänkande i form av matematiska modeller, analogier och bilder växelverkar med experiment och den fysikaliska verkligheten.
• kunna förklara vardagliga fysikaliska fenomen med hjälp av korrekta fysikaliska begrepp inom ämnesområdet.

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

• förmå utnyttja och tolka fysikaliska modeller.
• kunna använda inhämtad kunskap till att konkretisera den forskning som presenteras i parallella kurser.
• kunna utvärdera utfall av olika experimentella metoder.
• kunna tillämpa och värdera de experimentella metoder som används i kursen.
• förmå skriva en strukturerad laborations- eller projektrapport i vilken t.ex. experimentella data presenteras och analyseras.
• ha funnit och utvecklat sin studiestrategi

Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten

• kunna tillämpa och värdera de experimentella metoder som används i kursen.
• förmå utvärdera utfall av olika experimentella metoder.

Kursinnehåll

Stor vikt läggs vid begreppsförståelse samt vid hur kursens olika delar relaterar till varandra och till forskning inom nanoteknologins olika delar. Kursens laborativa del används för att visualisera viktiga fysikaliska begrepp.

Kursens inledande del behandlar följande områden: Temperatur och värme. Fasövergångar. Tillståndsekvationer för ideala och reala gaser. Tillståndsändringar och kretsprocesser. Entropi. Termodynamikens huvudsatser. Mekaniska svängningar, vågutbredning, interferens och dopplereffekt. Ljudtryck, ljudintensitet. Akustisk impedans, reflektion av ljudvågor. Elektromagnetiska vågor och Huygens princip. Avbildning med linser, optiska instrument. Interferens, böjning och upplösning. Spektrometrar.

Kursens senare del behandlar följande områden: Relativistisk mekanik. Elektronens laddning och vågegenskap. Atomernas storlek och massa. Temperaturstrålare och fotoelektrisk effekt. Modeller av atomen. Kvantmekanisk introduktion: materievågor. Uppbyggnaden av det periodiska systemet. Stimulerad emission och laserverkan. Generering och absorption av röntgenstrålning. Radioaktivitet.

Kursens examination

Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5) - (Underkänd, Tre, Fyra, Fem)
Prestationsbedömning: Obligatoriska kontroll/inlämningsuppgifter, skriftligt prov och godkänd laborationskurs. Det skriftliga provet avgör det graderade slutbetyget på kursen. Närvaro vid första föreläsningen är obligatoriskt för att få tillträde till kursen.

Om så krävs för att en student med varaktig funktionsnedsättning ska ges ett likvärdigt examinationsalternativ jämfört med en student utan funktionsnedsättning, så kan examinator efter samråd med universitetets avdelning för pedagogiskt stöd fatta beslut om alternativ examinationsform för berörd student.

Moduler
Kod: 0115. Benämning: Fysik - Våglära, optik och atomfysik.
Antal högskolepoäng: 6.5. Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5). Prestationsbedömning: Skriftligt prov som avgör det graderade slutbetyget på kursen. Modulen omfattar: Mekaniska svängningar, vågutbredning, interferens och dopplereffekt. Ljudtryck, ljudintensitet. Akustisk impedans, reflektion av ljudvågor. Elektromagnetiska vågor och Huygens princip. Avbildning med linser, optiska instrument. Interferens, böjning och upplösning. Spektrometrar. Relativistisk mekanik. Elektronens laddning och vågegenskap. Atomernas storlek och massa. Temperaturstrålare och fotoelektrisk effekt. Modeller av atomen. Kvantmekanisk introduktion: materievågor. Uppbyggnaden av det periodiska systemet. Stimulerad emission och laserverkan. Generering och absorption av röntgenstrålning. Radioaktivitet.
Kod: 0215. Benämning: Laborationer och rapporter.
Antal högskolepoäng: 3.0. Betygsskala: UG - (U, G). Prestationsbedömning: Aktivt deltagande vid laborationer, godkända laborationsrapporter. Modulen omfattar: Laborationer: Experimentell metodik. Kretsprocesser. Ljusets böjning och interferens. Geometrisk optik. Fotoelektrisk effekt. Joniserande strålning.
Kod: 0315. Benämning: Termodynamik - inlämningsuppgifter.
Antal högskolepoäng: 2.5. Betygsskala: UG - (U, G). Prestationsbedömning: Godkända kontroll- och inämningsuppgifter i termodynamik. Modulen omfattar: Obligatoriska kontroll- och inlämningsuppgifter i termodynamik.

Antagningsuppgifter

Begränsat antal platser: Nej
Kursen överlappar följande kurser: FAFA50 FAFA60 FAFA70 FAFA75 FAFF40 FAFA65 FAFF36 FAF220 FAF260 FAFA01 FAFA15 FAFA20 FAFA30 FAFA35 FAFA55 FAFF25 FAFF30 FAFF35 FAFA45

Kurslitteratur

• Jönsson, G: Våglära och optik. Teach Support 2023. ISBN: 978-91-527-2061-5.
• Jönsson, G: Tillämpad atomfysik. Teach Support 2020. ISBN: 978-91-519-0554-9.
• Jönsson, G: Fysik i vätskor och gaser. Teach Support 2022. ISBN: 978-91-527-2060-8.
• Laborationshandledning för Nano.

Kontaktinfo

Kursansvarig: Claes-Göran Wahlström, Claes-Goran.Wahlstrom@fysik.lth.se
Kursansvarig: Jonas Johansson, jonas.johansson@ftf.lth.se
Hemsida: https://canvas.education.lu.se/

Övrig information

Enstaka moment kan ges och examineras på engelska. Detta omfattar högst 2,5 hp, i form av laborationer eller inlämningsuppgifter.