AtomifysiikkaLaajuus (5 op)

Osaamistavoitteet

Opiskelija osaa selittää pääpiirteittäin atomimallin kehityksen historian. Opiskelija osaa kuvailla joitakin mekanismeja, joilla sähkömagneettinen säteily ja atomit ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Opiskelija osaa ratkaista helppoja kvanttimekaniikan tehtäviä. Opiskelija osaa käyttää alkuaineiden jaksollista järjestelmää hyväksi arvioidessaan atomin kemiallisia ja fysikaalisia ominaisuuksia sen elektroniverhon rakenteen perusteella.

Sisältö

Opintojakson alussa käydään läpi niitä taustoja ja tapahtumia, jotka johtivat kvanttimekaniikan kehittymiseen 1900-luvulla. Tässä yhteydessä käydään läpi sähkömagneettisen säteilyn ja materian vuorovaikutusprosesseja, kuten mustan kappaleen säteilyä, valosähköistä ilmiötä ja säteilyn sirontaa aineesta. Kvanttimekaniikassa materiahiukkasia kuvataan aaltofunktioiden avulla. Johdantona hiukkasten aalto-ominaisuuksien ymmärtämiseen toimivat de Broglien aallonpituus, hiukkasten ryhmä- ja vaihenopeus sekä Heisenbergin epätarkkuusperiaate. Bohrin atomimallin avulla tutustutaan atomien elektronisiin siirtymiin sekä atomien emissiospektreihin. Kvanttimekaniikkaan tutustutaan esittelemällä systeemin tilaa kuvaavat aaltoyhtälöt ja niiden ratkaiseminen muutamassa yksinkertaisessa tapauksessa. Kvanttimekaniikkaa käytetään hyvin kuvailevalla tasolla keskittyen kvanttimekaniikan sovelluksiin. Vety-atomin aaltofunktioiden ja energiatilojen lisäksi käsitellään lyhyesti monielektronista atomia. Opintojaksossa pyritään tuomaan esille, miten tieto edelleen tarkentuu atomifysiikan nykytutkimuksessa ja miten atomifysiikan ilmiöt näkyvät arkielämässä käytössä olevissa sovelluksissa.

Esitietovaatimukset

Ei erityisiä esitietovaatimuksia. Yhteydet muihin opintojaksoihin Ei vaihtoehtoisia tai samanaikaisesti suoritettavia opintojaksoja

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

Numeerinen arviointiasteikko 0 – 5, missä 0 = hylätty

Lisätiedot

Ajoitus: Periodi 2, toinen opintovuosi

Toteutustavat

28 h kontaktiopetusta, 7 laskuharjoitusta, 90 h itsenäistä opiskelua tai pelkästään itsenäistä opiskelua. Kurssi voidaan suorittaa kokonaan verkko-opintoina. Kurssiin ei kuulu tenttiä.

Suoritustavat

Kurssi suoritetaan Moodlessa olevan materiaalin sekä tehtävien avulla. Pakolliset tehtävät suorittamalla kurssiarvosana on 1. Keräämällä lisäpisteitä erillisistä tehtävistä, kurssin arvosanaa voi nostaa 2-5. Tarkemmat tiedot kurssin Moodle työtilassa. Kurssia ei voi suorittaa yksittäisellä tentillä.