Toegangseisen
n.v.t.
Beschrijving
De opmerkelijke revolutie in de natuurkunde in de twintigste eeuw heeft ons wereldbeeld op alle niveaus beinvloed. In dit eerste college in de moderne natuurkunde, zullen we de tegenintuitieve principes introduceren—- de quantummechanica en relativiteit —- die de fundamenten vormen van de wetten van de natuurkunde. Beginnend met Einstein’s inzicht dat de lichtsnelheid hetzelfde is voor alle waarnemers, zelfs wanneer zij ten opzichte van elkaar bewegen, leiden we de speciale relativiteitstheorie af —- met E=mc2 als de meest bekende uitkomst. Vervolgens laten we zien hoe het foto-elektrisch effect aanduidt dat er een kleinste quantum van licht moet zijn. Hieruit blijkt dat golven ook deeltjes zijn, maar de principes van de quantummechanica eisen dat het omgekeerde ook zo is. Deeltjes zijn ook golven, en dit verklaart de stabiliteit van atomen. We leggen de belangrijke rol van quanta uit in de verklaring van blackbody-straling, en de structuur van atoomkernen. We eindigen met hoe deze nieuwe inzichten hebben aangetoond dat krachten en deeltjes in essentie hetzelfde zijn, en hoe gedurfde experimenten, zoals de Large Hadron Collider bij CERN deze principes met verbazingwekkende precisie test. De vooruitzichten op de moderne fysica die door deze cursus is de eerste stap.
Leerdoelen
Na afloop van de cursus heeft de student een goed overzicht van belangrijke ontwikkelingen in de natuurkunde van het begin van de twintigste eeuw tot nu. De student kan de basisbeginselen uitleggen van en eenvoudige sommen maken over de volgende onderwerpen:
Speciale Relativiteitstheorie (Postulaten van Einstein. Tijdsdilatie. Lengtecontractie. Lorentz transformaties. Doppler verschuiving. Relativistische energie & impuls)
Basis van Quantummechanica. (Fotoelectrisch effect. De Broglie golven. Golffunctie. Onzekerheidsprincipe.)
Atoomstructuur (Electronenbanen en het Bohr atoom)
Van single naar many-body physics (Statistische verdelingen/Maxwell-Boltzmann. Het ideale gas. Blackbody radiation en Planck)
Atoomkernstructuur (NMR basis. Liquid drop model. Banen-model. Radioactief verval. Kernreacties)
Elementaire deeltjes (Krachten en deeltjes. Het standaard model van deeltjes. Relativistische botsingen)
Rooster
Rooster
Een overzicht van alle colleges en zalen wordt op Blackboard geplaatst
Onderwijsvorm
Hoorcollege en werkcollege
Studielast
Hoorcolleges: 38 uur.
Werkcolleges: 26 uur.
Toetsing
10 Wekenlijkse opgaven: 30% van het eindcijfer
2 Tussentijdse toetsen (elk 10%): 20% van het eindcijfer
Eindtentamen: 50% van het eindcijfer.
Men kan voor het vak alleen slagen mits men een voldoende voor het eindtentamen haalt.
Alleen het eindtentamen kan herkanst worden.
Blackboard
Studiemateriaal en wekelijkse opgaven worden op Blackboard UL geplaatst.
Literatuur
A. Beiser, Concepts of Modern Physics, 6th ed. McGraw-Hill 2003.
H.D. Young, R.A. Freedman, University Physics; Addison Wesley; 13th ed. (2011/2012).
Contact
Contactgegevens docent: Prof.dr. K.Schalm (Koenraad)