Physics (4 years) Msci (Hons)

The University of Nottingham

В този модул ще получите: въведение в основните техники и оборудване, използвани в експерименталната физика; обучение в анализ и интерпретация на експериментални данни; възможности за наблюдение на явления, обсъждани в теоретичните модули, и обучение в умения за водене на документация и писане на научни докладиһттр://.

Този модул ви запознава с основни области на физиката извън тези, които се срещат в основните модули, включително и с тези, които са в челните редици на съвременните изследвания. Особено внимание се отделя на въведенията в астрономията, биофизиката и нанонауките. Други теми включват физика на кондензираната материя, физика на атома и частиците и физика на околната средаһттр://.

Този едногодишен модул ще ви обучи на математическо моделиране на физични процеси. Ще разгледате теми като основни статистически данни и грешки, анализ на измеренията, скициране на криви, порядъци и оценки, интегриране на проблеми във физиката и др.

Ще получите обучение по основни изчислителни техники с помощта на MatLab и ще се запознаете с използването им при решаване на физически проблеми. Всяка седмица ще прекарвате по три до четири часа в компютърни занятия и по един час в лекцииһттр://.

Ще изучавате избрани математически техники, които се използват за анализ на физическото поведение. Темите ще включват: комплексни числа; смятане с една променлива; равнинна геометрия; диференциални уравнения; смятане с няколко променливи; матрична алгебра. За изучаването на този модул ще отделяте около три часа седмично в семинари и лекцииһттр://.

Този модул има за цел да осигури на учениците задълбочено разбиране на основните понятия на физиката на въвеждащо ниво. Модулът е в основата на всички останали модули по физика през всички годиниһттр://.

Много физически системи поддържат разпространението на вълни - от познатите вълни по повърхността на водата до електромагнитните вълни, които възприемаме като светлина. Първата половина на модула ще бъде посветена на оптиката: изучаването на светлината. Темите, които ще бъдат разгледани, включват: геометрична оптика; вълново описание на светлината; интерференция и дифракция; оптична интерферометрия. Втората половина на модула ще представи по-общи методи за обсъждане на разпространението на вълните и методи на Фуриеһттр://.

Този модул ще предостави въведение в теорията и елементарните приложения на квантовата механика - теория, която е едно от ключовите постижения на физиката на 20-ти век. Квантовата механика е елегантна теоретична конструкция, която е едновременно красива и загадъчна. Някои от предсказанията на квантовата механика са напълно контраинтуитивни и има аспекти, които не са правилно разбрани, но тя е проверявана експериментално повече от 50 години и навсякъде, където могат да се направят предсказания, те съвпадат с експериментаһттр://.

В модула От Нютон до Айнщайн научихте за идеята за полето - величина, която е определена във всяка точка на пространството. В този модул описанието на полетата ще бъде разширено чрез въвеждане на математиката на векторното смятане. Модулът ще започне с въведение във векторното смятане, илюстрирано в контекста на движението на идеални (невискозни) флуиди. След това математиката ще бъде използвана за осигуряване на рамка за описване, разбиране и използване на законите на електромагнетизма. Обсъждаме как електрическите и магнитните полета са свързани помежду си, както и с електрическите заряди и електрическите токове. Ще бъде описано макроскопичното описание на електрическите полета в диелектричните материали и магнитните полета в намагнитваните материали, включително граничните условия, които се прилагат на материалните интерфейсиһттр://.

В този модул ще развиете експерименталната си техника и ще придобиете опит с някои ключови инструменти и методи. Експериментите ще обхващат електрически измервания, оптика и радиация. Ще се научите също така как да използвате компютър за управление на експерименти и да записвате данни директно от измервателни уредиһттр://.

Макроскопичните системи показват поведение, което е доста различно от това на техните микроскопични съставки, изследвани изолирано. Нова физика се появява от взаимодействието на много взаимодействащи си степени на свобода. В този модул ще се запознаете с важните физични свойства на материята и двата основни подхода за тяхното описание. Единият, термодинамиката, разглежда макроскопично значимите степени на свобода (температура, налягане и т.н.) и намира връзките между тях и фундаменталните закони, които ги управляват, независимо от микроскопичната им структура. Другият подход, статистическата механика, свързва макроскопично значимите свойства с микрофизиката, като замества подробната микроскопична динамика със статистическо описание. Общата характеристика и на двата метода е въвеждането на две макроскопични величини - температура и ентропия, които нямат микроскопично значениеһттр://.

Този модул ще запознае учениците с физиката на атомите, ядрата и основните съставки на материята и техните взаимодействия. В модула ще бъде разработено и квантовомеханичното им описание. Ще бъдат разгледани следните теми: Техники за приближаване Теория на смущенията от първи ред, дегенерации, Теория на смущенията от втори ред, скорости на прехода, теория на смущенията, зависеща от времето, златното правило на Ферми; Физика на частиците Протони и неутрони, античастици, ускорители на частици и експерименти за разсейване, закони за запазване, неутрино, лептони, бариони и адрони, кварковият модел и силното взаимодействие, слабите взаимодействия, стандартният модел; Въведение в атомната физика преглед на прост модел на водороден атом, статистика на Ферми и принцип на Паули, принцип на Ауфбау, водородни атоми, обмен, фина структура и хиперфини взаимодействия, диполно взаимодействие, правила за избор и скорости на преход.

Този модул ще предостави общо въведение във физиката на твърдото тяло. Обхванатите теми включват: Кристални структури описание на кристални структури, к-пространство, реципрочна решетка, дифракция на Браг, зони на Брилюен; модел на почти свободни електрони - теорема на Блох, лентови разстояния от разсейването на електроните на Браг, ефективни маси; лентова теория повърхности на Ферми, качествена картина на транспорта, метали, изолатори и полупроводнициһттр://.

Ще разширите и развиете знанията си по квантова теория с особен акцент върху това как квантовите системи се развиват във времето. Модулът ще се фокусира върху развитието на математическия формализъм на квантовата механика, както и върху въвеждането на важни физически модели и изчислителни техникиһттр://.

Ще осъществите проект, избран от една от няколко области на физиката. Проектът може да бъде експериментален или теоретичен по своята същност. Много от проектите отразяват изследователските интереси на членовете на академичния състав. Ще работите по двойки и от вас ще се очаква да изготвите план за работа и да определите реалистични цели за вашия проект. Всяка двойка има ръководител на проекта, който отговаря за определянето на проектаһттр://.

В този едногодишен модул ще се стремите да решите теоретичен или практически проблем. Първия семестър ще прекарате в проучване на избрания от вас проект, а през втория семестър ще проведете оригиналното си изследване. Ще имате възможност да работите с външни страни, като например индустриална лаборатория, училище или болница, ако това е подходящо за вашата темаһттр://.