Физика с физика на елементарните частици BSc (Hons)

Royal Holloway, University of London - Royal Holloway, Лондонски университет

В този модул ще развиете разбирането си за макроскопичните свойства на различните състояния на материята, като разгледате елементарни идеи като идеални газове, вътрешна енергия и топлинен капацитет. Използвайки класическите модели на термодинамиката, ще разгледате газовете, течностите, твърдите вещества и преходите между тези състояния, като разгледате фазовото равновесие, уравнението на Ван дер Ваалс и втечняването на газовете. Ще разгледате и други състояния на материята, включително полимери, колоиди, течни кристали и плазмаһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за това как да прилагате техниките и формулите на математическия анализ, по-специално използването на вектори и изчисления, за решаване на задачи от класическата механика. Ще разгледате статиката, динамиката и кинематиката, приложени към линейни и твърди тела. Ще разгледате и различните техники на физичния анализ за решаване на проблеми, като диаграми на силите и принципи на запазванеһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за това как да решавате задачи с една променлива (реална или комплексна) и да диференцирате и интегрирате прости функции. Ще научите как да използвате векторната алгебра и геометрия и как да използвате общите разпределения на вероятноститеһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за това как да решавате задачи, включващи повече от една променлива. Ще научите как да използвате матрици и да решавате задачи за собствени стойности, както и как да манипулирате с векторни диференциални оператори, включително градиент, дивергенция и curl. Ще разгледате също така тяхното физическо значение и теоремите на Гаус и Стоксһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за добрите практики в лабораторията. Ще си водите тетрадка, в която ще записвате експерименталната работа в момента на извършването ѝ. Ще подготвяте експеримент по сценарий, ще извършвате и записвате измервания. Ще се научите как да анализирате данните и да чертаете графики с помощта на компютърен пакет, както и да представяте резултати и заключения, включително оценки на грешките от вашите експериментиһттр://.

В този модул ще развиете редица умения в научната лаборатория. Ще се научите как да използвате софтуерния пакет за алгебра Mathematica за решаване на прости задачи и ще проведете редица индивидуално програмирани физични експерименти. Ще работите и в екип, за да изследвате отворен компютърен проблемһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за това как електрическите и магнитните полета се генерират от статични заряди и постоянни токове, протичащи през проводници. Ще изведете свойствата на кондензаторите и индукторите от първите принципи и ще се научите как да анализирате прости електрически вериги. Ще използвате комплексни числа, за да опишете затихващи хармонични трептения и движението на напречни и надлъжни вълниһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за градивните елементи на фундаменталната физика. Ще разгледате специалната теория на относителността на Айнщайн, като разгледате дилатацията на времето и свиването на дължината, основите на квантовата механика, например дуалността вълна-частица, и уравнението на Шрьодингер. Ще разгледате и концепции от астрофизиката, като теорията за Големия взрив и как Вселената е станала такава, каквато я наблюдаваме днес.

В този модул ще разберете как Джеймс Клерк Максуел обединява всички познати електрически и магнитни ефекти само с четири уравнения, което мотивира Айнщайн да разработи специалната теория на относителността, да обясни светлината като електромагнитно явление и да предскаже електромагнитния спектър. Разглеждате тези уравнения и техните последствия, като виждате как работата на Максуел е в основата на цялата съвременна физика и технология. Ще разгледате също така как електромагнетизмът осигурява парадигмата за изучаване на всички други сили в природатаһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за квантовата механика и нейната роля във физиката на атома, ядрото, частиците и кондензираната материя. Ще разгледате вълновата природа на материята и вероятностния характер на микроскопичните явления. Ще се научите как да използвате ключовите уравнения на квантовата механика, за да опишете фундаментални явления като квантуване на енергията и квантово тунелиране. Ще разгледате принципите на квантовата механика, техните физични последици и приложения, като разгледате природата на системите от хармонични осцилатори и водородните атомиһттр://.

В този модул ще развиете разбирането си за топлинна физика и елементарна квантова механика. Ще разгледате термодинамичните свойства на идеален газ, ще разгледате решенията на уравнението на Шрьодингер за частици в кутия, както и явления като отрицателна температура, свръхфлуидност и свръхпроводимост. Ще разгледате също така процеса на термодинамично равновесие, ентропията в термодинамиката и излъчването на черното тялоһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за математическото представяне на физични проблеми и физичната интерпретация на математически уравнения. Ще разгледате обикновени диференциални уравнения, включително линейни уравнения с постоянни коефициенти, хомогенни и нехомогенни уравнения, точни диференциали, синуси и косинуси, пойномите на Легендр, уравнението на Бесел и теоремата на Стурм-Лиувил. Ще разгледате частни диференциални уравнения, като вземете предвид декартовите и полярните координати, и ще се запознаете с интегралните трансформации, функцията Гама и делта функцията на Дирак.

В този модул ще развиете разбиране за това как компютрите се използват в съвременната наука за анализ и визуализация на данни. Ще се запознаете с интуитивния език за програмиране Python и ще разгледате основите на числените изчисления. Ще разгледате използването на масиви и матрици, как да чертаете и визуализирате данни, как да оценявате прости и сложни изрази, как да правите извадки с помощта на методите Монте Карло и как да решавате линейни уравненияһттр://.

Този модул ще консолидира основните лабораторни компоненти от други модули заедно с въведение в експерименти по физика на елементарните частици и екскурзия до съоръжение по физика на елементарните частици, за да се създаде последователен, самостоятелен курс, предназначен да надгради вашия лабораторен опит с по-специализирана подкрепа, което ще ви позволи да се ангажирате по-добре с учебния материалһттр://.

В този модул ще развиете разбиране за свойствата на светлината, като започнете от уравненията на Максуел. Ще разгледате оптични явления като пречупване, дифракция и интерференция и как те се използват в съвременните приложения - от слушалки за виртуална реалност до откриване на гравитационни вълни. Ще разгледате също така мазери и лазери, както и тяхното използване в оптичните изображения и обработката на изображения.

В този модул ще развиете разбиране за физичните свойства на твърдите тела. Ще разгледате тяхната структура и симетрия, понятията за дислокация и пластична деформация, както и електрическите характеристики на металите, сплавите и полупроводниците. Ще разгледате методите за изследване на твърди тела и рентгеновата дифракция, както и топлинните свойства на фотоните. Ще разгледате и квантовата теория на твърдите тела, включително енергийните ленти и теоремата на Блох, както и фермиологията, вътрешните и външните полупроводници и магнетизмаһттр://.