Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp · FAFF10 2013 1 Per Johnsson, Atomfysik/LTH Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp . Per Johnsson, Jan Pallon

FAFF10 2013

1 Per Johnsson, Atomfysik/LTH

Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp

Per Johnsson, Jan Pallon & Gillis Carlsson

Idag: • Kursintroduktion • Repetition av

kvantmekaniken

FAFF10 2013


Idag: • Kursintroduktion • Repetition av

kvantmekaniken



Kvantmekanik

Kärnfysik

Atomfysik

FAFF10 2013


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.”

FAFF10 2013


Atomfysik Kärnfysik

Kvantmekanik

Fördjupad formalism & approximativa metoder • 3 dimensioner • Harmonisk oscillator • Sfärisk symmetri och rörelsemängdsmoment

Utan kvantmekanik

Atom- & kärnfysikaliska tillämpningar

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

FAFF10 2013


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

FAFF10 2013


Kurshemsida

www.atomic.physics.lu.se/education/compulsory-courses/faff10

FAFF10 2013


Kursplanering

FAFF10 2013


Lokaler

Föreläsningar EJ 17/9 (MA03)

Övningar Handledarfack

Laborationer

Per

Jan Gillis

FAFF10 2013


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.

FAFF10 2013


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.

FAFF10 2013


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. 1988

FAFF10 2013


Övningar

FAFF10 2013


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. 8-13 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.

FAFF10 2013


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.

FAFF10 2013


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)

FAFF10 2013


FAFF10 2013


FAFF10 2013


Laborationer (4,5 hp) Laborationsgrupper LP1:

• Anmälan via Doodle (länk från hemsidan) senast måndag 9/9

För godkänt på laborationen krävs: • Förberedelseuppgifter (att ha försökt är ett krav!) • Genomförande • Godkänd rapport (senast 1/11 för LP1 samt 17/1 för LP2)

Tips: • 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: [email protected] , Tel: 222 7665

FAFF10 2013


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 13-17.

Obligatorisk närvaro! • Mer info längre fram

FAFF10 2013


Projektarbete (1,5 hp) • Atomer i förbränning! Hur studerar vi dem? • Laser-inducerad fluorescens för att studera förbränning • 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

Projektämnen 2012

FAFF10 2013


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

FAFF10 2013


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

FAFF10 2013




KOM IHÅG: ANMÄLAN TILL LABGRUPP!

Documents

Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp · FAFF10 2013 1 Per Johnsson, Atomfysik/LTH Atom- och kärnfysik med tillämpningar FAFF10, 15 hp . Per Johnsson, Jan Pallon