Physics with Astronomy with Foundation Year BSc (Hons)

University of Surrey

Deze module geeft aan welke nieuwe theorieën nodig zijn om fysische processen te beschrijven als we verder gaan dan de normale snelheden en afmetingen die we in het dagelijks leven ervaren. Een overzicht van nieuwe verschijnselen die tot de ontwikkeling van de kwantumtheorie leidden volgt op natuurlijke wijze in een inleiding tot de theorie van de atoomstructuur. Onderweg wordt de Schr??ger vergelijking geïntroduceerd en worden elementaire toepassingen bekeken. Verschillende belangrijke aspecten van de structuur en spectroscopie van atomen worden in detail bekeken.

Deze module introduceert de klassieke natuurkunde die van belang is voor gassen en gecondenseerde materie, waarbij gebruik gemaakt wordt van de thermodynamische toestandsvergelijkingen. De nadruk ligt op de structuur van materie en het verband met mechanische en thermische eigenschappen, zoals elasticiteit en thermische expansiviteit. Wetten van de klassieke thermodynamica worden geïntroduceerd. De module bereidt de student voor op de studie van vaste-stoffysica en geavanceerde thermodynamica op niveau FHEQ 5.

Deze module is bedoeld om voor het hele programma essentiële basisvaardigheden te verschaffen in (a) de wiskunde die natuurwetenschappers nodig hebben, en (b) de grondslagen van computationele wiskunde en programmeren. De beoordelingseenheden wiskunde worden gegeven op basis van begeleide zelfstudie - om flexibele leerpatronen mogelijk te maken voor studenten met verschillende wiskundige vaardigheden en kennisniveaus bij binnenkomst op de universiteit. De wijze van lesgeven bestaat uit begeleide workshoplessen en af en toe lezingen om nieuwe onderwerpen te introduceren, als dat nodig is. De module Essentiële Wiskunde consolideert en verbetert wiskundige vaardigheden tot boven het niveau van (A2) Gevorderd Niveau, en verschaft de wiskundige basis die nodig is voor de volgende wiskundeonderdelen op niveau FHEQ 4 en voor de inleidende natuurkundemodules op niveau FHEQ 4.

Deze module behandelt enkele fundamentele principes uit de klassieke natuurkunde, waaronder een bespreking van meeteenheden, de kinematica en dynamica van voorwerpen en behoudswetten.

Deze module introduceert veel van de fundamentele begrippen in de astronomie, kosmologie en relativiteitstheorie. Het begint met klassieke (Newtoniaanse) hemelmechanica, eigenschappen van sterren en sterrenstelsels en enkele van de hulpmiddelen die nodig zijn bij waarnemingen in de Astronomie.

Deze module behandelt inleidende begrippen van eenvoudige harmonische beweging en golven, waarbij geput wordt uit en voorbeelden samengebracht worden uit verschillende takken van de natuurkunde, waaronder mechanica, optica, elektronica, en elektromagnetisme. Het combineert de wiskundige beschrijving, de fysische interpretatie en ook experimenten en de analyse ervan van oscillaties en golfverschijnselen om een evenwichtige inleiding te geven tot de belangrijke fysische begrippen die nodig zijn voor verdere studie in volgende modules van een natuurkundecursus.

Deze module behandelt een breed scala van algemene vaardigheden die belangrijk zijn bij wetenschappelijk onderzoek. Deze vaardigheden omvatten het hanteren van gegevens, statistische analyse, laboratoriumvaardigheden, wetenschappelijk schrijven, ethiek (inclusief academisch wangedrag), groepswerk dat het oplossen van problemen omvat, een mondelinge presentatie en communicatie in het openbaar, plus informatiezoekvaardigheden in de bibliotheek, waaronder het opzoeken van informatie en het maken van referenties.

Deze module bouwt voort op de module Essentiële Wiskunde om verdere wiskundige en computationele vaardigheden te ontwikkelen als hulpmiddel bij het begrijpen en onderzoeken van natuurkundige concepten. De wiskunde-onderdelen worden onderwezen in hoorcolleges met bijbehorende workshopsessies, en behandelen meervariabele calculus, Fourierreeksen.

De module herneemt de elektrostatica (Wet van Gauss) en gaat verder met de invoering van de elektromagnetische theorie door een ontwikkeling van Maxwells Vergelijkingen en begrippen in verband met de elektrische en magnetische polarisatie van materialen.

De module introduceert de fysische betekenis en de wiskundige methoden (en geselecteerde stellingen) van de operatoren van de vectorrekening: div, grad en curl in verschillende coördinatenstelsels.

Deze module beschouwt ontwikkelt zowel de thermodynamische als de statistische beschrijvingen van energie en entropie. Bovendien bouwt het voort op de inleidende computermodules van niveau FHEQ 4 om de vaardigheden te ontwikkelen die nodig zijn voor computationele natuurkunde. De module verkent verschillende betekenissen en definities van entropie. Kennis van thermodynamica wordt dan toegepast bij het oplossen van problemen. De module bouwt voort op de verkregen kennis van de wetten van de thermodynamica die geïntroduceerd werden in Eigenschappen van de Materie op niveau FHEQ 4. Ze zal aanvullende thermodynamische theorie introduceren en door te laten zien hoe de statistische fysica ons in staat stelt thermodynamische functies zoals de entropie te berekenen. Het onderdeel computationele natuurkunde ontwikkelt de vaardigheden van de student in het oplossen van zowel gewone als partiële differentiaalvergelijkingen, in de context van zowel kwantum- als thermische fysica.

Deze module behandelt kristalstructuren, ontwikkelt de begrippen warmtetransport en warmtecapaciteit in kristallijne vaste stoffen en introduceert het begrip quantisatie van roostertrillingen (fononen). De module introduceert de vrije-elektronentheorie van metalen en de bandtheorie. Het begrip halfgeleiders wordt besproken en de fysica van moderne fotonische apparatuur zoals halfgeleiderlasers, fotosensoren en kernstralingsdetectoren wordt geïntroduceerd.

Deze module presenteert een volledige inleiding in de moderne astronomie en astrofysica. We beginnen met de introductie van astronomie als een unieke wetenschap; metingen in de astronomie (positie aan de hemel, snelheid en afstand); en multi-messenger sondes. Daarna bespreken we de versnelling door de zwaartekracht (de overheersende kracht in het heelal) en we laten zien dat tijdschalen meestal zo lang zijn dat we modellen moeten gebruiken om te berekenen wat in het verleden gebeurde en wat in de toekomst zal gebeuren. Gewapend met een inzicht in hoe je in de sterrenkunde metingen doet en hoe je de zwaartekracht modelleert, gaan we dan van de kleinste schalen naar de grootste, waarbij we eerst het interstellaire medium bestuderen waaruit sterren ontstaan; stellaire structuur en evolutie; en stellaire overblijfselen (witte dwergen, neutronensterren en zwarte gaten). We vergelijken en contrasteren de nieuwste modellen voor het ontstaan van planeten en we bespreken de vooruitzichten voor het detecteren van leven en intelligent leven buiten de Aarde.

De algemene eigenschappen van kernen en radioactiviteit worden bestudeerd, met een inleiding tot de diepere structuur van elementaire deeltjes en het Standaard Model. De kernfysica omvat alfa- en beta- en gammastraal verval, kernsplijting en modellen van de kernstructuur. De hoge energie fysica omvat de quark structuur van hadronen, CPT behoud en CP schending en de invloed van behoudsregels op eenvoudige reacties van elementaire deeltjes.

De cursus Quantumfysica richt zich op het basisformalisme van de quantummechanica, de fysische interpretatie ervan en de toepassing op eenvoudige problemen. De nadruk ligt op elementaire (eendimensionale) kwantumfysica, waaronder de oneindig-potentiaalput, de parabolische put, eendimensionale stap- en barrièrepotentialen.

Deze module bouwt voort op de rudimentaire kennis van Atomen en Quanta die in niveau FHEQ 4 (PHY1039) geleerd werd en past de ideeën toe die in de vorige module Kwantumfysica (PHY2069) geleerd werden om de eigenschappen van atomen te beschrijven, inclusief de fysica achter de volledige structuur van atoomspectra. Het introduceert de effecten op atomen door elektrische en magnetische velden. De fysica van diatomische moleculen wordt besproken, inclusief hoe spectroscopische technieken gebruikt kunnen worden om complexere moleculen te bestuderen. Door te begrijpen hoe atomen met licht samenwerken, introduceert de module tenslotte de principes van de laser, met inbegrip van basisuitleg over gangbare lasers, zoals vastestof- en gaslasers.

Deze projectmodule van 30 studiepunten is bedoeld om de studenten de gelegenheid te geven een gebied van interesse in de natuurkunde enigszins uit te diepen, hetzij met experimentele, theoretische of computationele middelen, hetzij in de vorm van een literatuuronderzoek. De module ontwikkelt ook algemene beroepsvaardigheden zoals teamwerk, wetenschappelijk schrijven en beroepsethiek.

In deze module maken de leerlingen kennis met het waarnemingsbewijsmateriaal en het theoretisch kader van ons standaardmodel van de kosmologie. Aan de hand van dit kader gaan ze verder met het leren over de groei van structuur in het heelal en de vorming en evolutie van sterrenstelsels.

In deze module leren de studenten de belangrijkste methoden die in de astrofysica gebruikt worden om geavanceerd onderzoek te doen: wetenschappelijk rekenen, statistiek en gegevensanalyse. Een groot deel van de cursus ontwikkelt zeer overdraagbare vaardigheden die van toepassing zijn op wetenschappelijk onderzoek in het algemeen. Het doel is ervoor te zorgen dat de studenten goed voorbereid zijn op hun onderzoeksjaar of hun toekomstige loopbaan.

Deze module ondersteunt de ontwikkeling van persoonlijke en professionele attitudes en vaardigheden die passen bij een stage in een beroepsopleiding. Het ondersteunt en vergemakkelijkt zelfreflectie en de overdracht van het geleerde van hun beroepsopleidingsstage-ervaringen naar hun laatste studiejaar en hun toekomstige werk. De PTY module houdt zich bezig met Persoonlijke en Professionele Ontwikkeling in de richting van holistisch academisch en niet-academisch leren, en is een proces dat zelfreflectie inhoudt, het aanleggen van een persoonlijk dossier, en het plannen en volgen van de voortgang naar het bereiken van persoonlijke doelstellingen. Vaardigheden ontwikkelen en leren kan vóór en tijdens de stage gebeuren, en dit wordt in het beoordelingsmodel weerspiegeld als een progressief proces. De beoordeling vindt echter vooral plaats aan het eind van de stage. Bovendien beoogt de module de leerlingen in staat te stellen hun stage-ervaringen te bewijzen en te evalueren en dat geleerde naar andere situaties over te dragen door middel van schriftelijke en presentatievaardigheden.

De module geeft een inleiding tot processen en principes die de meeste ingenieursdisciplines gemeen hebben. Specifiek wordt aandacht besteed aan energie(warmte)overdracht, elektrische en magnetische velden, de eigenschappen van ideale gassen, vloeistofstatica, vloeistofstroming en engineering instrumentatie en meting.

De module verschaft een basiskennis van belangrijke software die gewoonlijk gebruikt wordt ter ondersteuning van ingenieursberekeningen, analyse en presentatie. Specifiek wordt aandacht besteed aan het gebruik van Excel (o.a. berekeningen op basis van spreadsheets en analyse van experimentele gegevens), PowerPoint (o.a. ontwerpen en structureren van dia's en presentaties), MATLAB en inleiding tot discipline-specifieke software waar dat relevant is. De studenten organiseren en nemen deel aan een mini-conferentie ?FEPS Foundation Conference? waarin ze de diavoorstellingen van hun onderzoekstudie presenteren.

De module consolideert de kennis en vaardigheden die in ENG0013 (semester 1) en ENG0015/16/17 (semester 2) modules zijn opgedaan door middel van praktisch (laboratorium) en projectmatig werk. Semester 1 concentreert zich op kern EPS laboratoriumwerk en de ontwikkeling van overdraagbare vaardigheden ter ondersteuning van effectief groeps- en projectwerk. In dit semester worden ook vakgerichte voorproefjes gegeven. Semester 2 biedt gelegenheid voor vakspecifiek praktisch werk (individueel) en een vakspecifiek groepsproject. Leerlingen nemen in semester 1 deel aan een groepsproject, waarbij een bedrijf voor een ontwerpvoorstel wordt ingeschakeld, en leveren hun bevindingen in de vorm van posterpresentaties.

Een natuurkundemodule op basisniveau, bedoeld om de basisstof van A-Level Natuurkunde in mechanica en materialen te versterken en te verbreden, praktische vaardigheden te ontwikkelen, en leerlingen voor te bereiden op de meer gevorderde concepten en toepassingen in het eerste jaar van hun ingenieurs- of natuurkundediploma.

Een natuurkundemodule op basisniveau, bedoeld om de basisstof van het A-Level Natuurkunde in elektriciteit en elektronica te versterken en te verbreden, praktische vaardigheden te ontwikkelen, en leerlingen voor te bereiden op de meer geavanceerde concepten en toepassingen in het eerste jaar van hun ingenieurs- of natuurwetenschappenstudie.

Een basismodule wiskunde, bedoeld om de basisstof voor wiskunde op A-Level te versterken en te verbreden, probleemoplossend vermogen te ontwikkelen en leerlingen voor te bereiden op de meer gevorderde wiskundige concepten en probleemoplossende scenario's in module ENG0012 Wiskunde B.

Een wiskunde module op foundation niveau die voortbouwt op ENG0011 Wiskunde A en bedoeld is om A-Level Calculus, Vectoren en Matrices en Complexe Getallen te versterken en te verbreden. De leerlingen worden voorbereid op de meer gevorderde wiskundige concepten en probleemoplossingsscenario's in het eerste jaar van hun ingenieurs- of natuurkundediploma.