Mathematics and Physics BSc (Hons)

University of Keele

本模块旨在帮助学生从A级水平的方法过渡到学位水平所期望的更高水平的严谨性和理解。它首先讨论了数学语句和各种证明策略。随后是对天真的集合理论的简短阐述。该模块的其余部分涵盖了数系的代数发展及其属性，然后是矩阵和矢量代数的基本主题，为学位水平的代数提供了坚实的介绍。

本模块旨在帮助学生从A级水平的方法过渡到学位水平所期望的更高水平的理解和严谨性。该模块将发展学生在许多关键数学技术方面的技能。这些技术在现实世界问题中的应用将在适当的地方得到强调。

这个4级模块在第二学期进行。它探讨了振荡和波浪现象的物理原理和数学描述，这在经典和现代物理学和天体物理学的许多领域都有应用。该模块要求学生牢固掌握第四级力学中所涉及的材料，并为第五级和第六级的光学、量子力学和电磁学等更高级课题的处理奠定基础。该课程包括一个数学部分，其中教授和练习物理学中经常使用的基本技术。还有一个实验室部分，涉及工作台、计算和通信练习。

这个4级模块建立在A-level物理学的基础上，采用熟悉的力学主题，但将其融入基于微积分的数学，从而为物理学和天体物理学学位奠定基础。主题包括狭义相对论、线性力学、旋转力学和重力。该模块培养学生在物理和天体物理情况下应用物理原理和数学技术的技能。

这个4级模块在第一学期进行，提供了对学科材料的介绍，弥补了大学预科学习和大学物理/天体物理课程第一年的差距。它探讨了固体和气体物质的性质，从经典的图片到量子描述的需要。它为第二年更高级的量子物理学、热力学和固态物理学的研究奠定了基础。

这个4级模块在第二学期进行。它探讨了电、磁、直流和交流电路的物理原理和数学描述，这些在物理学和电子学中都有应用。该模块为6级时处理电磁学中更高级的课题奠定了基础。该模块包括一个数学部分，其中教授和练习了物理学中经常使用的基本技术。还有一个实验室部分，涉及到工作台工作、计算和通信练习。

本模块探讨了几何光学、物理光学和热力学中关键课题的理论和应用。热力学主题包括热力学平衡、热容量、第一、第二和第三定律、热引擎、熵、热力学势和相变。光学课题包括折射面、薄透镜和简单的光学系统、干涉、衍射和偏振。还有一个实验部分，目的是提高实验和交流技能。

本模块的重点是解决常微分方程的方法。主题包括：一阶方程的解法、高阶线性方程、幂级数方法、微分方程的图形问题、傅里叶级数和拉普拉斯变换。该模块还介绍了偏微分方程的概念和一些基本的解决方法。

核和粒子物理学的关键课题，包括标准模型、守恒定律、费曼图、核的性质和核模型（壳和集体状态），包括核结合能（半经验质量公式）和能级，放射性衰变，包括选择规则，以及核反应，包括裂变和聚变。还有一个实验室部分，目的是提高实验和交流技能.

本模块探讨了统计力学和固体物理学中关键课题的理论和应用。还有一个实验部分，旨在提高实验和交流技能。

本模块向学生介绍了量子理论及其在原子物理学中的应用，并让他们掌握解决量子力学和原子理论中一些简单问题的技能。这些技能和知识被用来研究量子理论的应用和例子，如扫描隧道电子显微镜和恒星的核聚变。该模块的特点是数学部分，包括使用各种坐标系、线性代数、傅里叶方法和矢量微积分。

本模块的目的是在独立项目工作的背景下扩展你对物理学的理解，从而发展你的物理学具体和可转移的技能。这个项目可能是实验性的、计算性的或理论性的，它将使你建立在你在课程的第1和第2级中获得的技能基础上。在本模块结束时，你将通过应用以前学过的技能和物理知识或获得新的专业知识，酌情证明你对项目有良好的理解、规划和执行。您将学会如何管理一项广泛的研究调查，并获得独立工作的能力，表现出效率、效力和勤奋。您将学会如何在特定的研究活动中发挥深思熟虑的鉴别力，既要寻找相关的背景数据，又要选择和展示结果。你的工作将被组织成一份论证清晰、格式规范的报告，有效地利用相关文献、理论和分析，以语法正确的散文风格撰写，并有清晰和适当的插图。

本模块基于麦克斯韦方程，对电磁波和电磁场进行经典描述。该模块首先回顾了麦克斯韦方程的积分形式，然后转向高斯和斯托克斯定理，并将麦克斯韦方程概括为更强大的微分形式。然后，这些方程被用来探讨真空中电磁波的特性，然后再探讨导电和非导电介质中的电磁波。电磁场在介质界面上的行为被描述出来，我们看到简单的物理学，如反射和折射定律是麦克斯韦方程的基本结果。该模块通过电磁势的概念、规整变换、电磁波的产生以及电磁学和相对论之间的深刻联系，作为物理学中更高级课题的介绍。该课程有重要的数学内容，特别是在处理偏微分方程以及使用矢量微积分的方法在三个维度和几个坐标系中处理矢量和标量场的性质。