FYSIKAALISTEN TIETEIDEN KOULUTUSOHJELMA http://www.physics.utu.fi/opiskelu/ Fysiikan linja (FYS) Teoreettisen fysiikan linja (TF) Materiaalitieteen linja (MT) Tähtitieteen linja (TT) Fysiikan opettajan linja Koulutusohjelman tavoitteet Fysikaalisten tieteiden koulutusohjelma antaa valmiudet tutkimuslaitosten, yliopistojen, teollisuuden, kaupan, terveydenhuollon ja ympäristönsuojelun tutkimus-, tiedonvälitys-, kehitys-, valvonta- ja käyttötehtäviin. Fyysikon ammattikuva perustuu fysikaalisen ilmiömaailman tuntemiseen, mittaus-, analyysi- ja teoreettisten menetelmien hallintaan sekä tietotekniikkaan. Huomattavan työalueen muodostavat opetustehtävät peruskouluissa, lukioissa, korkeakouluissa ja yliopistoissa. Työmarkkinat Työnsaantimahdollisuudet ovat hyvät, koska fysikaalisten tieteiden merkitys talouselämälle ja tutkimustoiminnalle on suuri. Laajeneva kansainvälinen yhteistyö avaa työpaikkoja sekä kotimaisiin että ulkomaisiin tutkimuslaitoksiin ja teollisuuteen. Opetustehtävät työllistävät fyysikkoja jatkuvasti. Koulutusohjelman linjat Koulutusohjelman linja valitaan toisen lukuvuoden loppupuolella. Koulutuksen alussa opinnot ovat miltei yhteisiä, ja ne poikkeavat toisistaan enemmän vasta syventävien opintojen vaiheessa. Alussa on matematiikan opintojaksoja matemaattisen pohjan hankkimiseksi fysiikan opiskelulle. Fysiikan linja tähtää lähinnä tutkijoiden koulutukseen korkeakouluja ja erilaisia esim. teollisuuden tutkimuslaitoksia varten. Linjan syventävät opinnot voivat keskittyä kiinteiden aineiden ja materiaalien fysiikkaan, avaruusfysiikkaan ja optiikkaan. 119
Teoreettisen fysiikan linja on tutkijakoulutuskeskeinen. Sen opinnot eroavat muiden linjojen opinnoista osin jo aineopintovaiheessa. Teoreettisessa fysiikassa voidaan erikoistua epälineaaristen ilmiöiden, hiukkasfysiikan, kiinteän olomuodon fysiikan sekä kvanttimekaniikan aloille. Materiaalitieteen linja on luonteeltaan monitieteinen ja siinä korostuvat fysiikan ja kemian opinnot, sivuaineena mahdollisesti geologia. Syventävät opinnot painottuvat pintatieteeseen. Linja kouluttaa opiskelijoita lähinnä teollisuuteen ja tutkimustehtäviä varten. Tähtitieteen linja on tutkijakoulutuskeskeinen, mutta soveltuu myös maailmankatsomusta avartavaksi sivuaineeksi erityisesti fysiikan, teoreettisen fysiikan tai matematiikan opiskelijoille. Opinnot eroavat jo ensimmäisen lukuvuoden aikana fysiikan perusopinnoista. Syventävissä opinnoissa voi erikoistua teoreettiseen astrofysiikkaan, havaitsevaan tähtitieteeseen tai matemaattiseen tähtitieteeseen. Fysiikan opettajan linjalla aluksi opinnot ovat yhteisiä fysiikan, matematiikan ja kemian kursseja. Ammattiin johtava erikoistuminen alkaa toisen opintovuoden jälkeen. Opettajan linjalla opinnot sisältävät fysiikan perus- ja aineopintojen lisäksi ammattiin suuntautuneita erikoiskursseja. Linjalle voidaan ottaa vuosittain 15 opiskelijaa. OPINTOJEN RAKENNE Opettajan linjaa lukuunottamatta kaikilla linjoilla on perus- ja aineopintojen kokonaisuus, joka on suoritettava vähintään keskimääräisellä arvosanalla 1,50 ennen syventävien opintojen tenttimistä. Kurssien menestyksellinen suorittaminen edellyttää ohjeellisten ajoituskaavioiden seuraamista ja edellisten kurssien tenttimistä ennen uuden aloittamista. Yleensä perus- ja aineopintoihin kuuluvat demonstraatiot, joista noin 20% on suoritettava tenttioikeuden saamiseksi. Opintojen arvostelun osalta, ks. oppaan s. 10 LuK FYS TF MT TT FM Pääaine 63 45 46 52 Sivuaineopinnot 30 35 44,5 36 51 Vaihtoehtoisia aine- ja syventäviä opintoja 14-19 21,5* 30* 9 Kieli- ja viestintäopinnot 3 3 3 3 LuK tutkielma ja seminaari 4+1 4+2 4+1 4+1 Yhteensä 120 120 120 120 *Vähintään pääaineopintoja Aine- ja syventäviä opintoja 22 Pro gradu 18 Kaikki yhteensä 160 Fysikaalisissa tieteissä jatko-opinto-oikeus edellyttää filosofian maisterin tutkintoa jollakin koulutusohjelman linjoista vähintään arvosanalla hyvät tiedot. 120
FYSIIKAN LINJA, syventävien opintojen painottuessa kiinteiden aineiden fysiikkaan (R. Laiho) FYSIIKAN perusopinnot (1) XFYS4348 Fysiikka 1 XFYS4276 Fysiikan harjoitustyöt I XFYS4349 Fysiikka 2 XFYS4310 Matemaattiset menetelmät 1 FYSIIKAN aineopinnot (46/48 ov) XFYS4316 Matemaattiset menetelmät 2 XFYS4317 Matemaattiset menetelmät 3 FFYS4523 Mekaniikka FFYS4257 Sähkö- ja magnetismioppi I FFYS4258 Sähkö- ja magnetismioppi II XFYS4319 Optiikka XFYS4320 Kvanttimekaniikka I FFYS4497 Statistinen fysiikka ja termodynamiikka XFYS4277 Fysiikan harjoitustyöt II XFYS4321 Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet XFYS4322 Ohjelmointi ja numeeriset menetelmät SFYS4491 Atomi- ja molekyylifysiikka XFYS4262 Hiukkas- ja ydinfysiikka I XFYS4259 LuK-tutkielma ja seminaari XFYS4278 Fysiikan harjoitustyöt III 6 ov 4 + Jos opiskelija ei suorita LuK tutkintoa, on XFYS4259 LuK-tutkielman ja seminaarin asemesta suoritettava XFYS4407 Harjoitusaine ja seminaari (2+) sekä jäljempänä ilmoitetuista vaihtoehtoisista fysiikan tai materiaalitieteen opinnoista. Sivuaineiden vähimmäisopinnot (30/3) MATEMATIIKAN perusopinnot (1) MATE5216 Lineaarialgebra MATE5019 Analyysi I MATE5020 Analyysi II Matematiikan lisäksi on jossakin toisessa aineessa suoritettava vähintään 1:n laajuiset opinnot tai täydennettävä matematiikan opinnot 3:n laajuisiksi. Toiseksi sivuaineeksi suositellaan valittavan jokin fysikaalisten tieteiden muista oppiaineista, kemia tai tietojenkäsittelytiede. Vaihtoehtoiset aineopinnot Sivuaineiden vähimmäisopintojen ja vaihtoehtoisten aineopintojen yhteismäärän on FM - tutkinnossa oltava vähintään 5 ja LuK -tutkinnossa 5. Vaihtoehtoiset aineopinnot koostuvat lähinnä fysiikan ja sitä lähellä olevien tieteiden opinnoista. Erityisesti suositeltavia kursseja ovat: FYSIIKKA: FFYS4299 Säteilyn käyttö ja turvallisuus XFYS4326 Tilastolliset menetelmät 121
FFYS4355 Tyhjiötekniikka FFYS4354 Työpajakurssi FFYS4291 Fysiikan mittausmenetelmät SFYS4285 Kiinteän olomuodon fysiikka I FFYS4331 Puolijohteiden fysiikka XFYS4263 Hiukkas- ja ydinfysiikka II TEOREETTINEN FYSIIKKA: SFYS4274 Kaaoksen alkeet FFYS4333 Teoreettinen mekaniikka XFYS4328 Elektrodynamiikka XFYS4269 Kvanttimekaniikka II TÄHTITIEDE: FFYS4360 Tähtitieteen peruskurssi II FFYS4262 Galaksit ja kosmologia ELEKTRONIIKKA JA TIETOLIIKENNETEKNIIKKA: ETT_1001 Analogiaelektroniikka I ETT_1003 Digitaalisuunnittelun perusteet ETT_1004 Mikroprosessorit MATEMATIIKKA: SMAT5045 Differentiaaliyhtälöt MATE5021 Usean muuttujan funktiot SMAT5098 Todennäköisyyslaskennan perusteet 6 ov 2, 2, 2, FYSIIKAN syventävien opintojen harjoitustyöt ja työharjoittelu (6 ov) Valitaan seuraavista enintään 6 ov XFYS4413 Tutkimukseen liittyvä erikoistyö 2-6 ov XFYS4461 Työharjoittelu 0 - Vaihtoehtoiset syventävät opinnot (2) Syventävien opintojen yhteismäärän ilman pro gradua on oltava vähintään 27 ov. Fysiikan syventävät opinnot voivat painottua avaruusfysiikkaan (täydellisempi esitys jäljempänä), farmaseuttiseen fysiikkaan, kiinteän olomuodon fysiikkaan, matalien lämpötilojen fysiikkaan tai optiikkaan (täydellisempi esitys jäljempänä). Opiskelijaa kehoitetaan valitsemaan omaa alaansa parhaiten palveleva kurssiyhdistelmä, joka yleensä koostuu pääosin alla mainituista fysikaalisten tieteiden kursseista. FFYS4421 Kiinteän olomuodon fysiikka II XFYSXXXX Kvanttistatistiikat ja niiden sovellukset SFYS4419 Elektronispektroskopia ja pintafysiikka SFYS4434 Pintatiede FFYS4378 Röntgendiffraktiomenetelmät FFYS4363 Auringon ja aurinkokunnan fysiikka SFYS4446 Fourier-muunnokset ja niiden sovellukset FFYS4432 Optoelektroniikka FFYS4496 Suprajohtavuus ja magnetismi FFYS4381 Termoanalyyttiset tutkimusmenetelmät 122
FYSIIKAN LINJA syventävien opintojen painottuessa avaruusfysiikkaan (J. Torsti) Fysiikan perusopinnot (1), aineopinnot (46/48 ov), sivuaineiden vähimmäisopinnot (30/3) sekä pro gradu (18 ov) ja kieli- ja viestintäopinnot () kuten edellä. Luonnollisia sivuainevalintoja syventävien opintojen painottuessa avaruus-fysiikkaan ovat tähtitiede, elektroniikka ja tietotekniikka sekä teoreettinen fysiikka. Sivuaineopintoja ja vaihtoehtoisia aineopintoja (kokonaislaajuus kuten edellä) valittaessa suositeltavia opintojaksoja (ja 1:n sivuainekokonaisuuksia) on näiden osalta lueteltu seuraavassa. FYSIIKKA: FFYS4299 Säteilyn käyttö ja turvallisuus XFYS4326 Tilastolliset menetelmät XFYS4263 Hiukkas- ja ydinfysiikka II TÄHTITIEDE: FFYS4360 Tähtitieteen peruskurssi II FFYS4342 Tähtitieteen peruskurssin harjoitustyöt FFYS4262 Galaksit ja kosmologia FFYS4344 Astrofysiikka I FFYS4519 Radioastronomia FFYS4343 Taivaanmekaniikka ELEKTRONIIKKA JA TIETOLIIKENNETEKNIIKKA: ETT_1005 Piiriteoria ETT_1004 Mikroprosessorit ETT_1001 Analogiaelektroniikka I ETT_1003 Digitaalisuunnittelun perusteet ETT_2002 Digitaalinen signaalinkäsittely TEOREETTINEN FYSIIKKA: FFYS4333 Teoreettinen mekaniikka SFYS4274 Kaaoksen alkeet FFYS4328 Elektrodynamiikka FFYS4469 Statistinen fysiikka (alkuosa) MATEMATIIKKA: SMAT5045 Differentiaaliyhtälöt SMAT5098 Todennäköisyyslaskennan perusteet 6 ov 2, 2, Vaihtoehtoiset syventävät opinnot (2) Yleisohjeet kuten edellä. Erityisesti suositellaan allamainittuja kursseja. FFYS4488 Avaruustutkimus ja avaruustekniikka FFYS4363 Auringon ja aurinkokunnan fysiikka FFYS4420 Kosmisen säteilyn fysiikka FFYS4346 Astrofysiikka II FFYS4367 Fysikaalinen kosmologia FFYS4365 Satelliittiastronomia SFYS4316 Elektroniikan laitesuunnittelu 123
FYSIIKAN LINJA syventävien opintojen painottuessa optiikkaan (J. Kauppinen, K - A. Suominen) Fysiikan perusopinnot (1 ), aineopinnot (46 ov), pakolliset sivuaineopinnot ( 30 ov ), vaihtoehtoiset aineopinnot, syventävien opintojen harjoitustyöt ja työharjoittelu (6 ov) sekä pro gradu ja kieliopinnot kuten edellä. Loput opinnot koostuvat seuraavista. Vaihtoehtoiset syventävät opinnot (2) Syventävien opintoja on suoritettava vähintään 27 ov sekä pro gradu. Ne ovat yleensä fysikaalisten tieteiden tai lähitieteiden opintojaksoja, mutta erityisesti suositellaan seuraavia kursseja sekä fysiikan linjan vastaavia kursseja. SFYS4446 Fourier-muunnokset ja niiden sovellukset SFYS4307 Fourier-muunnosten jatkokurssi SFYS4445 Infrapunaspektroskopia XFYS4338 Kvantti-informaatio XFYS4340 Kvanttioptiikka FYSIIKAN LINJA Opintojen ohjeellinen ajoitus Matemaattiset menetelmät 1 Fysiikan harjoitustyöt I Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet Analyysi I 6 ov Matemaattiset menetelmät 2 Fysiikan harjoitustyöt I Analyysi II Matemaattiset menetelmät 3 Sähkö- ja magnetismioppi I Statistinen fysiikka ja termodynamiikka Fysiikan harjoitustyöt II Pää- ja sivuaine-opintoja Kieliopintoja Kemian perusteet 1. syksy 1.kevät 2. syksy 2. kevät 3. syksy 3. kevät Fysiikka 1 Fysiikka 2 Mekaniikka Optiikka Atomi- ja molekyylifysiikka 4+ Kvanttimekaniikka I Sähkö- ja magnetismioppi II Ohjelmointi ja numeeriset menetelmät Pää- ja sivuaineopintoja Kieliopintoja Pää- ja Lineaarisivuaine- algebra opintoja MATERIAALITIETEEN LINJA Materiaalitieteen tutkimusmenetelmät I Hiukkas- ja ydinfysiikka I Fysiikan harjoitustyöt III Pää- ja sivuaineopintoja 1 Kieliopintoja Opintojen ohjeellinen ajoitus Materiaalitiede I LuK-tutkielma ja seminaari Pää- ja sivuaineopintoja 1 Kiinteän olomuodon fysiikka I 124
TEOREETTISEN FYSIIKAN LINJA (J. Hietarinta, A. Pietilä) TEOREETTISEN FYSIIKAN perusopinnot = FYSIIKAN perusopinnot (1) TEOREETTISEN FYSIIKAN aineopinnot (30 ov) XFYS4318 Matemaattiset menetelmät 4 FFYS4333 Teoreettinen mekaniikka SFYS4274 Kaaoksen alkeet XFYS4269 Kvanttimekaniikka II FFYS4469 Statistinen fysiikka XFYS4328 Elektrodynamiikka XFYS4329 Suhteellisuusteoria Pakolliset sivuaineiden aineopinnot (44,) FYSIIKKA (2): XFYS4316 Matemaattiset menetelmät 2 XFYS4317 Matemaattiset menetelmät 3 FFYS4523 Mekaniikka FFYS4257 Sähkö- ja magnetismioppi I FFYS4258 Sähkö- ja magnetismioppi II FFYS4497 Statistinen fysiikka ja termodynamiikka XFYS4320 Kvanttimekaniikka I MATEMATIIKKA (22,): MATE5019 Analyysi I MATE5020 Analyysi II MATE5216 Lineaarialgebra MATE5060 Algebran peruskurssi I SMAT5045 Differentiaaliyhtälöt MATE5021 Usean muuttujan funktiot Vaihtoehtoiset aineopinnot Seuraavia kursseja suositellaan FYSIKAALISET tieteet: XFYS4277 Fysiikan harjoitustyöt II SFYS4491 Atomi- ja molekyylifysiikka XFYS4319 Optiikka SFYS4285 Kiinteän olomuodon fysiikka I XFYS4262 Hiukkas- ja ydinfysiikka I XFYS4263 Hiukkas- ja ydinfysiikka II XFYS4321 Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet XFYS4322 Ohjelmointi ja numeeriset menetelmät MATEMATIIKKA: MATE5033 Funktioteoria MATE5005 Metriset avaruudet SMAT5098 Todennäköisyyslaskenta I 6 ov 6 ov 6 ov 2. 2. 2. 2, 2, 2, 125
TEOREETTISEN FYSIIKAN pakolliset syventävät opinnot (väh. 1) XFYS5005 Teoreettisen fysiikan seminaari XFYS4341 Kvanttimekaniikka III Lisäksi ainakin kaksi kurssia seuraavista FFYS4335 Epälineaariset ilmiöt FFYS4338 Kosmologia FFYS4339 Kvanttikenttäteoria FFYS4340 Kvanttimekaniikan perusteet XFYSXXXX Laskennallinen materiaalifysiikka Vaihtoehtoiset syventävät opinnot Teoreettisen fysiikan syventävien opintojen yhteismäärän ilman pro gradua on oltava vähintään 20 ov. Vaihtoehtoisiksi syventäviksi opinnoiksi suositellaan teoreettisen fysiikan, fysiikan, matematiikan tai tähtitieteen erikoiskursseja sopimuksen mukaan. Myös työharjoittelu (0 - ) voidaan sisällyttää tähän. 126
TEOREETTISEN FYSIIKAN LINJA opintojen ohjeellinen ajoitus 1. syksy Fysiikka 1 1. kevät Fysiikka 2 6 ov 2.syksy Mekaniikka 2. kevät Teoreettinen mekaniikka 6 ov 3. syksy Kaaoksen alkeet Fysiikan harjoitustyöt I Fysiikan harjoitustyöt I Statist. fysiikka ja termo-dynamiikka Seminaari Kvanttimekaniikka I Kvanttimekaniikka II Sähkö- ja magnetismi-oppi I Sähkö- ja magnetismi-oppi II Atomi-ja molekyyli-fysiikka Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet Matemaattiset menetelmät 1 Ohjelmointi ja numeer. menet. Matemaattiset menetelmät 2 Fysiikan harjoitustyöt IIA Matemaattiset menetelmät 3 Matemaattiset menetelmät 4 6 ov Elektrodynamiikka(j tv) Suhteellisuusteoria (jtv) Analyysi I Analyysi II Usean muut-tujan funktiot 2, Funktioteoria 2, Fysiikan harjoitustyöt IIB Lineaarialgebra Differentiaaliyhtälöt 2, Metriset avaruudet 2, Kieliopinnot Algebran peruskurssi 1 2, Todennäköisyyslaskenta I 2, Kieliopinnot Yht. 2 Yht. 2 Yht. 21, Yht. 21, Yht. 20/18 ov 3. kevät Vaihtoeht. teor. fys. syventävä opintojakso Kvanttimekaniikka III Vaihtoehtoisia aine- tai syventävien opintojen jaksoja 10 ov Kieliopinnot Yht. 19/2 4. syksy Pro gradu 4. kevät 18 (5+13) ov Statistinen fysiikka 6 ov (jtv) Vaihtoeht. teor. fysiikan syventävä opintojakso Vaihtoeht. teor. fysiikan syventävä opintojakso Vaihtoeht. syventävä opintojakso HUOM! (jtv) luennoidaan joka toinen vuosi, jolloin kurssit vuorottelevat 3. ja 4. sl kesken Yht. 18 ov Yht. 17 ov 127
MATERIAALITIETEEN LINJA (J. Väyrynen) Opiskelija valmistuu linjalta pääaineenaan materiaalitiede. Linjalta voi kuitenkin sopivalla kurssivalinnalla valmistua myös materiaalifysiikassa pääaineena fysiikka. Lisätietoja materiaalifysiikan osalta antaa prof. J. Väyrynen. Ohjeellinen ajoituskaavio, ks. Fysiikan linjan ajoituskaavio s.124 MATERIAALITIETEEN PERUSOPINNOT = FYSIIKAN perusopinnot (1) AINEOPINNOT (10) MATERIAALITIETEEN pakolliset aineopinnot (3) XFYS4316 Matemaattiset menetelmät 2 XFYS4317 Matemaattiset menetelmät 3 SFYS4491 Atomi- ja molekyylifysiikka FFYS4497 Statistinen fysiikka ja termodynamiikka XFYS4320 Kvanttimekaniikka I SFYS4285 Kiinteän olomuodon fysiikka I SFYS4289 Materiaalitiede I SFYS4294 Materiaalitieteen tutkimusmenetelmät I XFYS4259 LuK -tutkielma ja seminaari 4 + Jos opiskelija ei suorita LuK -tutkintoa, on LuK -tutkielman ja seminaarin sijasta suoritettava opintojakso Harjoitusaine ja seminaari (2 + ) sekä alla ilmoitettua enemmän vaihtoehtoisia materiaalitieteen aineopintoja. Vaihtoehtoiset MATERIAALITIETEEN opinnot (1) Suositellaan erityisesti seuraavia kursseja: XFYS4330 Pinnoitteet ja pinnoitusmenetelmät FFYS4299 Säteilyn käyttö ja turvallisuus FFYS4354 Työpajakurssi FFYS4331 Puolijohteiden fysiikka FFYS4291 Fysiikan mittausmenetelmät ETT_1001 Analogiaelektroniikka I ETT_1003 Digitaalisuunnittelun perusteet Sivuaineopinnot (60 ov) Materiaalitieteen linjalla on kaksi pakollista sivuainetta: matematiikka ja fysiikka. Kolmanneksi sivuaineeksi suositellaan kemiaa ja siitä erityisesti alla mainittuja kursseja. Sivuaineet voivat sisältää myös oikeustieteen, taloustieteen tai kielten opintoja 10 ov:n laajuuteen asti. Pakolliset sivuaineopinnot FYSIIKKA (2) FFYS4523 Mekaniikka FFYS4257 Sähkö- ja magnetismioppi I XFYS4277 Fysiikan harjoitustyöt II XFYS4278 Fysiikan harjoitustyöt III 128
XFYS4319 Optiikka XFYS4321 Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet XFYS4335 Ohjelmointi ja numeeriset menetelmät MATEMATIIKAN perusopinnot (1) MATE5019 Analyysi I MATE5020 Analyysi II MATE5216 Lineaarialgebra Vaihtoehtoiset sivuaineopinnot (18 ov) KEMIA KEMI3756 Kemian perusteet KEMI9912 Fysikaalinen kemia/perusopinnot KEMI4054 Kemian perusharjoitustyöt I KEMI9909, KEMI9910 Fysikaalinen kemia/aineopinnot KEMI9906 Epäorgaaninen kemia/aineopinnot Analyyttinen sähkökemia Kvanttikemia ja spektroskopia Sähkökemia KEMI9911 Orgaaninen kemia/perusopinnot Kiinteän olomuodon kemia Spektroskopian perusteet Epäorgaanisen kemian rakennetutkimusmenetelmät Massaspektrometria MATEMATIIKKA SMAT5045 Differentiaaliyhtälöt MATE5021 Usean muuttujan funktiot SMAT5098 Todennäköisyyslaskenta FYSIIKKA FFYS4258 Sähkö- ja magnetismioppi II XFYS4326 Tilastolliset menetelmät 4 + 3, 1, 1, 2, 2, 2, SYVENTÄVÄT OPINNOT (40 ov) MATERIAALITIETEEN pakolliset syventävät opinnot (1) SFYS4429 Materiaalitieteen tutkimusmenetelmät II SFYS4434 Pintatiede SFYS4419 Elektronispektroskopia ja pintafysiikka XFYS4258 Erikoistyö tai työharjoittelu Vaihtoehtoiset MATERIAALITIETEEN syventävät opinnot (9 ov) SFYS3055 Johdatus synkrotronisäteilyyn SFYS4422 Materiaalitiede II FFYS4421 Kiinteän olomuodon fysiikka II FFYS4378 Röntgendiffraktiomenetelmät SFYS4446 Fourier-muunnokset ja niiden sovellukset SFYS4445 Infrapunaspektroskopia 129
TÄHTITIETEEN LINJA (M. Valtonen, E. Valtaoja, Tuorlan observatorio) Huomaa, että kaikkia tähtitieteen aine- ja syventäviä opintoja ei luennoida joka vuosi. Jotkut kursseista voi sopimuksen mukaan suorittaa myös kirjatenttinä. FYSIIKAN perusopinnot (1) TÄHTITIETEEN perusopinnot (1) FFYS4359 Tähtitieteen peruskurssi I FFYS4360 Tähtitieteen peruskurssi II FFYS4342 Tähtitieteen peruskurssin harjoitustyöt FFYS4262 Galaksit ja kosmologia XFYS4311 Havaitseva tähtitiede I FFYS4347 Tähtitieteen harjoitustyöt I TÄHTITIETEEN aineopinnot (37 + tai 37 + ) XFYS4322 Ohjelmointi ja numeeriset menetelmät FFYS4343 Taivaanmekaniikka FFYS4344 Astrofysiikka I XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II FFYS4327 Galaksien dynamiikka FFYS4519 Radioastronomia XFYS4337 Kvasaaritutkimus FFYS4346 Astrofysiikka II XFYS4346 Havaitseva tähtitiede III FFYS4348 Tähtitieteen harjoitustyöt II XFYS4326 Tilastolliset menetelmät XFYS4272 Interferometria XFYS4321 Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet FFYS4434 Tähtitieteen seminaari ja harjoitusaine tai XFYS4259 LuK -tutk. ja seminaari FYSIIKAN sivuaineopinnot (2) FFYS4523 Mekaniikka FFYS4257 Sähkö- ja magnetismioppi I XFYS4319 Optiikka XFYS4320 Kvanttimekaniikka I (alkuosa) FFYS4497 Statistinen fysiikka ja termodynamiikka XFYS4316 Matemaattiset menetelmät 2 XFYS4317 Matemaattiset menetelmät 3 1+ 4+ Matematiikan perusopinnot (1) Vaihtoehtoiset sivuaineopinnot (1) Erityisesti suositellaan fysiikan aineopintojen kursseja Atomi- ja molekyylifysiikka ja Hiukkas- ja ydinfysiikka I. Mikäli LuK -tutkinto suoritetaan, vaihtoehtoisia sivuaineopintoja vaaditaan vain 1. Muut opinnot () Kieli- ja viestintäopinnot Vapaasti valittavat opinnot 130
TÄHTITIETEEN SYVENTÄVÄT OPINNOT (17 ov) FFYS4338 Kosmologia FFYS4367 Fysikaalinen kosmologia FFYS4365 Satelliittiastronomia FFYS4526 Astrodynamiikka FFYS4363 Auringon ja aurinkokunnan fysiikka FFYS4435 Ratalaskumenetelmät FFYS4366 Tähtitieteen tilastolliset menetelmät II FFYS4420 Kosmisen säteilyn fysiikka FFYS4517 Electrodynamics of solar wind plasmas XFYS4328 Elektrodynamiikka XFYS4329 Suhteellisuusteoria XFYS4318 Matemaattiset menetelmät 4 FFYS4333 Teoreettinen mekaniikka FFYS4488 Avaruustutkimus ja avaruustekniikka FFYS4353 Erikoistyö XFYS4461 Työharjoittelu 6 ov 6 ov 0-6 ov 0 - TÄHTITIETEEN LINJA Opintojen ohjeellinen ajoitus 1. syksy 1.kevät 2. syksy 2. kevät 3. syksy 3. kevät Fysiikka 1 Matemaattiset menetelmät 1 Analyysi I Lineaari- Algebra Tähtitieteen peruskurssi I Fysiikan harjoitustyöt I Fysiikka 2 6 ov Matemaattiset menetelmät 2 Analyysi II Tähtitieteen peruskurssi II Tähtitieteen peruskurssin harjoitustyöt Fysiikan harjoitustyöt I Mekaniikka Matemaattiset menetelmät 3 Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet Optiikka Kvanttimekaniikka I (alkuosa) Tähtitieteen harjoitustyöt I Ohjelmointi ja numeeriset menetelmät Radioastronomia Taivaanmekaniikka Havaitseva tähtitiede II Atomi- ja molekyylifysiikka Hiukkas- ja ydinfysiikka I Tähtitieteen harjoitustyöt II Sähkö- ja magnetismioppi I Statistinen fysiikka ja termodynamiikka Galaksit ja kosmologia Havaitseva tähtitiede I Astrofysiikka I Havaitseva tähtitiede III Tilastolliset menetelmät Tähtitieteen harjoitusaine ja seminaari 2+ Galaksien dynamiikka Kvasaaritutkimus Interferometria Astrofysiikka II 131
FYSIIKAN OPETTAJAN LINJA (E. Laine) Pääaineen opinnot (FM 67 ov) FYSIIKAN perusopinnot opettajille (1) XFYS4348 Fysiikka 1 XFYS4276 Fysiikan harjoitustyöt I XFYS4349 Fysiikka 2 XFYS4310 Matemaattiset menetelmät 1 FYSIIKAN aineopinnot opettajille (39 ov) XFYS4316 Matemaattiset menetelmät 2 FFYS4523 Mekaniikka FFYS4369 Fysiikan historia FFYS4359 Tähtitieteen peruskurssi I FFYS4299 Säteilyn käyttö ja turvallisuus FFYS4257 Sähkö- ja magnetismioppi I XFYS4320 Kvanttimekaniikka I (alkuosa) FFYS4497 Statistinen fysiikka ja termodynamiikka XFYS4277 Fysiikan harjoitustyöt II SFYS4491 Atomi- ja molekyylifysiikka XFYS4319 Optiikka XFYS4262 Hiukkas- ja ydinfysiikka I XFYS4259 LuK -tutkielma ja seminaari tai XFYS4407 Harjoitusaine ja seminaari 6 ov 4 + 2 + Lisäksi 2 seuraavista: XFYS4263 Hiukkas- ja ydinfysiikka II XFYS4278 Fysiikan harjoitustyöt III FFYS429 Fysiikan mittausmenetelmät FFYS4436 Demonstraatiokurssi XFYS4258 Erikoistyö tai työharjoittelu FFYS4360 Tähtitieteen peruskurssi II FFYS4262 Galaksit ja kosmologia SFYS4274 Kaaoksen alkeet FFYS4333 Teoreettinen mekaniikka (osa) XFYS4320 Kvanttimekaniikka I (loppuosa) XFYS4269 Kvanttimekaniikka II FFYS4331 Puolijohteiden fysiikka ETT_1001 Analogiaelektroniikka I LuK -tutkinnossa fysiikan minimiopinnot koostuvat yllämainituista kokonaisuuksista 1 + 40 ov. FYSIIKAN syventävät opinnot opettajille (1) XFYS4371 Laboratoriokurssi XFYSXXX Kurssi lähinnä pro gradun alalta XFYS4404 Pro gradu 1-10 ov 132
Sivuaineiden opinnot (FM 9) Toisen opetettavan aineen opinnot (3) Vaihtoehtoisesti jokin seuraavista: MATEMATIIKKA (3) KEMIA (3) TIETOJENKÄSITTELYTIEDE (3) Opinnot, ks. kunkin oppiaineen koulutusohjelma. Kolmannen opetettavan aineen opinnot Opetustoimen henkilöstön kelpoisuusasetuksen mukaan aineenopettajan kelpoisuus edellyttää ylempää korkeakoulututkintoa, opettajan pedagogisia opintoja (3) ja vähintään 5:n opinnot yhdessä sekä vähintään 3:n opinnot muissa opetettavissa aineissa. Kolmannen opetettavan aineen opinnot 3:n laajuisina eivät mahdu minimilaajuiseen tutkintoon, mutta koska monissa kouluissa odotetaan lehtoreiden opettavan kolmea ainetta, suositellaan kolmannen opetettavan aineen opintoja suoritettavan 3:n laajuisina vapaaehtoisena valintana. Mikäli opiskelija ei halua suorittaa kolmannen opetettavan aineen kelpoisuuden tuottavaa 3:n sivuainekokonaisuutta, voi hän suorittaa 6 opintoviikkoa muita sivuaineopintoja ja yhden seuraavista opintokokonaisuuksista: MATEMATIIKKA (1) KEMIA (1) TIETOJENKÄSITTELYTIEDE (1) Opinnot, ks. kunkin oppiaineen koulutusohjelma. OPETTAJAN PEDAGOGISET OPINNOT (3) Pakollinen opettajan työhön valmentava opintokokonaisuus opettajille. Ks. opettajankoulutuksen pedagogiset opinnot. Muut opinnot: Kieli- ja viestintäopinnot () Ruotsin ja vähintään yhden vieraan kielen taito (ruotsi ja suomi ei riitä). 133
FYSIIKAN OPETTAJAN LINJA Opintojen ohjeellinen ajoitus 1. syksy 1. kevät 2. syksy 2. kevät 3. syksy 3. kevät Fysiikka 1 Fysiikka 2 Mekaniikka Kvanttimekaniikka I Atomi- ja (alkuosa) molekyyli fysiikka Matemaattiset menetelmät 1 6 ov Matemaattiset menetelmät 2 Sähköja magnetismioppi I Statistinen fysiikka ja termo-dynamiikka Fysiikan harjoitustyöt II Hiukkasja ydinfysiikka I Harjoitusaine ja seminaari 2+ Fysiikan Säteilyn käyttö Optiikka Fysiikan harjoitustyöt I ja turvallisuus historia Tähtitieteen peruskurssi I Analyysi I Analyysi II Lineaarialgebra Kieliopinnot tai Kieliopinnot tai Sivuaineopintoja Sivuaineopintoja Sivuaineopintoja Sivuaineopintoja sivuaineopintojopintoja sivuaine- 9 ov 1 1 17 ov Yht. 20 ov Yht. 20 ov Yht. 20 ov Yht. 18. Yht. 21. Yht. 20 ov MUILLE KOULUTUSOHJELMILLE ANNETTAVA OPETUS TÄYDENTÄVÄT OPINNOT Fysikaalisten tieteiden koulutusohjelman eri oppiaineiden kurssit sekä perus- ja aineopintokokonaisuudet ovat myös muiden koulutusohjelmien opiskelijoiden käytettävissä. Seuraavassa esitellään ne opinnot ja kokonaisuudet, jotka on tarkoitettu vain muiden koulutusohjelmien opiskelijoille. Opiskelijat, joilla on vahva pohja fysiikassa ja matematiikassa, voivat valita myös fysiikan pääaineopiskelijoille tarkoitetun 1:n kokonaisuuden. FYSIIKAN PERUSTEET (10 ov) XFYS4312 Fysiikan peruskurssi I (sisältää harjoitustyöt) XFYS4313 Fysiikan peruskurssi II (sisältää harjoitustyöt) FYSIIKAN PERUSOPINTOKOKONAISUUS (1) FYSIIKAN PERUSTEIDEN (10 ov) lisäksi XFYS4314 Fysiikan peruskurssi III (sisältää harjoitustyöt) FYSIIKAN AINEOPINTOKOKONAISUUS (3, AINEENOPETTAJAN PÄTEVYYDEN FYSIIKASSA ANTAVA SIVUAINEKOKONAISUUS) FYSIIKAN PERUSOPINTOKOKONAISUUDEN (1) lisäksi XFYS4316 Matemaattiset menetelmät 2 FFYS4523 Mekaniikka 134
FFYS4257 Sähkö- ja magnetismioppi I XFYS4320 Kvanttimekaniikka I Sekä puuttuvat opintoviikot ( 8 ov) seuraavista: SFYS4491 Atomi- ja molekyylifysiikka XFYS4262 Hiukkas- ja ydinfysiikka I FFYS4436 Demonstraatiokurssi XFYS4315 Aineenopettajan fysiikan harjoitustyöt II FFYS4369 Fysiikan historia XFYS4319 Optiikka FFYS4497 Statistinen fysiikka ja termodynamiikka FFYS4299 Säteilyn käyttö ja turvallisuus FFYS4359 Tähtitieteen peruskurssi I XFYSXXXX Vapaavalintainen fysiikan aineopintokurssi FYSIIKAN OPINTOKOKONAISUUS (5) Pääasiassa opiskellaan fysiikan opettajan linjan LuK-tutkintoon kuuluvia fysiikan opintokokonaisuuksia (ks. edellä). Täydentäviä opintoja suorittavat opiskelijat voivat sopia opettajankoulutuksesta vastaavan professorin kanssa 5:n fysiikan opintokokonaisuuden sisällöstä. Fysiikan harjoitustyöt Harjoitustyöt aloitetaan Mittaustulosten käsittelyn ja työturvallisuuden tentin suorittamisella ja esittelyvuorolla. Esittelyvuoroon osallistuminen kelpaa vielä seuraavan lukukauden töihin ja mittaustulosten tentti vanhenee kolmen lukukauden jälkeen. Fysiikan harjoitustyöt I () suoritetaan erillisinä luentokursseista Fysiikka 1 ja Fysiikka 2. Harjoitustöitä sisältyy Fysiikan peruskurssi I-III:een. Fysiikan harjoitustöiden erilliset opintojaksot: Fysiikan harjoitustyöt II (), Fysiikan harjoitustyöt III (, II-työt suorittaneille). Työharjoittelu Harjoittelun tavoitteena on perehdyttää opiskelija johonkin koulutusohjelmaan liittyvän ammatin tehtäväalueeseen ja kehittää opiskelijan valmiuksia soveltaa ja käyttää tieteellistä tietoa ammatillisessa toiminnassa. Harjoittelupaikan hankkimisesta huolehtii opiskelija itse. Mikäli harjoittelu ei ole fysiikan laitoksen kautta valtion myöntämin varoin tapahtuvaa, on opiskelijan harjoittelun suorittamista varten toimitettava etukäteen asianomaiselle laitokselle esitys aikomastaan harjoittelusta, harjoittelupaikasta ja ohjaajasta. Laitos hyväksyy harjoittelupaikan sekä valvoo, että harjoittelu toteuttaa koulutusohjelman tavoitteita. Harjoittelupaikalla tulee olla fysiikan laitoksen hyväksymä ohjaaja. Opiskelijan on laadittava harjoittelustaan selostus omalle laitokselleen. Yhden opintoviikon suoritusta vastaa 3 viikon harjoittelu. Pienin yhtäjaksoinen työskentelyaika harjoitteluaikaa laskettaessa on 3 viikkoa. Sivuaineen saaminen fysikaalisten tieteiden koulutusohjelmasta Sivuaineopiskelijoilta ei vaadita sisäänpääsykuulustelua fysikaalisiin tieteisiin. Luentokursseille osallistumiselle ei ole rajoituksia. Harjoitustöistä ilmoitetaan fysiikan laitoksen ilmoitustauluilla. 135
OPINTOJAKSOJEN TAVOITTEET JA SISÄLTÖ Perusopinnot XFYS4276 Fysiikan harjoitustyöt I () Tavoitteet ja sisältö: Fysiikka 1 ja Fysiikka 2 kurssien täydentäminen ja demonstroiminen. Kurssi Mittaustulosten käsittelystä ja työturvallisuudesta fysiikan harjoitustöissä (8 tuntia luentoja) ja kahdeksan harjoitustyötä. Edeltävät opinnot: Suoritetaan samanaikaisesti kurssien Fysiikka 1 ja Fysiikka 2 kanssa. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Monisteet Mittaustulosten käsittelystä ja työturvallisuudesta fysiikan harjoitustöissä sekä Fysiikan harjoitustyöt I. Suoritustavat: Luentokurssiin liittyvän kuulustelun läpäiseminen on edellytyksenä harjoitustöiden aloittamiselle. Työt tehdään harjoitustyöosaston aukioloaikoina. Osasta harjoitustöitä laaditaan työselostus. XFYS4348 Fysiikka 1 () Tavoitteet ja sisältö: Perehtyminen fysiikan ilmiöihin ja niiden matemaattiseen käsittelyyn. Ongelmien jäsentely- ja ratkaisutaidon kehittäminen fysiikan käsitteitä ja perusperiaatteita soveltaen. Mekaniikan, modernin fysiikan ja sähköopin perusteet. Kurssi koostuu laskuharjoituksista ja luennoista. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Young, H.D. & Freedman, R.A., University Physics, 10 th ed., Addison-Wesley, 2000. Kurssiin ei liity monistetta. Suoritustavat: Laskuharjoitukset ja loppukuulustelut. XFYS4349 Fysiikka 2 (6 ov) Tavoitteet ja sisältö: Fysiikka 1 kurssilla hankittujen tietojen ja taitojen syventäminen. Valo-opin, lämpöopin ja aaltoliikeopin perusteet sekä Fysiikka 1 kurssin mekaniikan ja sähköopin osan täydentäminen. Kurssi koostuu laskuharjoituksista ja luennoista. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Young, H.D. & Freedman, R.A., University Physics, 10 th ed., Addison-Wesley, 2000. Kurssiin ei liity monistetta. Suoritustavat: Laskuharjoitukset ja loppukuulustelut. XFYS4310 Matemaattiset menetelmät 1 () Tavoitteet ja sisältö: Opiskelijan harjaannuttaminen fysiikassa tarvittaviin matemaattisiin menetelmiin. Vektorilaskentaa, derivointia, differentiaaliyhtälöitä, usean muuttujan funktioita, tilavuus- ja viivaintegraaleja, hitausmomentteja, nablaoperaatioita. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Young, H.D. & Freedman, R.A., University Physics, 10 th ed., Addison-Wesley, 2000, 1-8, 39-44, 22-27; Boas, M.L., Mathematical methods in the physical sciences, 2 nd ed., Wiley, 1983, 3.3-3.4, 4.3.-4.9, 4.12, 5, 6, 8, 2.2.-2.5, 2.8-2.9, 2.16, 1. Suoritustavat: Demonstraatioissa osoitetut taidot tai 2 välikoetta tai 1 loppukoe. Aineopinnot FFYS4344 Astrofysiikka I () Tavoitteet ja sisältö: Kurssissa perehdytään tähtiin ja niissä tapahtuviin fysikaalisiin prosesseihin. Perustiedot tähdistä. Tähtien atmosfäärit, rakenne ja kehitys. Tähtien synty, sykkivät tähdet ja kompaktit tähdet. Edeltävät opinnot: Tähtitieteen peruskurssi II, Atomi- ja molekyylifysiikka, Kvanttimekaniikka I, Sähkö- ja magnetismioppi II, Statistinen fysiikka ja termodynamiikka. 136
Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Bowers & Deeming: Astrophysics I. Suoritustavat: Luennot, demonstraatiot + välikoe ja loppukuulustelu. FFYS4346 Astrofysiikka II () Tavoitteet ja sisältö: Kurssissa käsitellään suurenergia-astrofysiikan ilmiöitä, päämääränä hyvä teoreettinen pohja sekä avaruustutkimuksen, radioastronomian että optisen kontinuumiastronomian alalta. Suurenergiahiukkasten ja fotonien vuorovaikutus aineen kanssa. Kosmiset säteet ja aurinkotuuli. Varatut hiukkaset magneettikentässä. Auringon suurenergiailmiöt. Kertymäkiekot astrofysiikassa. Synkrotronisäteily. Hiukkasten kiihdytys. Edeltävät opinnot: Astrofysiikka I, Statistinen fysiikka ja termodynamiikka, Sähkö- ja magnetismioppi II, Hiukkasfysiikka, Atomi- ja molekyylifysiikka, Elektrodynamiikka ja suhteellisuusteoria. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Longair, High Energy Astrophysics 1-2; luentomoniste. Suoritustavat: Luennot, demonstraatiot, välikoe + loppukuulustelu. SFYS4491 Atomi- ja molekyylifysiikka () Tavoitteet ja sisältö: Opettaa ymmärtämään atomien ja molekyylien rakennetta ja energiatasoja, spektrien syntymistä sekä keskeisiä kokeellisia tutkimusmenetelmiä ja sovelluksia. - Atomikäsite ja atomimallit, yksielektroniatomit ja elektronitasot, vuorovaikutus sähkömagneettisen säteilyn kanssa, elektronikonfiguraatiot, jaksollinen järjestelmä, vuorovaikutukset monielektronisessa atomissa, energiatasojen väliset transitiot, atomit ulkoisessa magneettikentässä, molekyylien rakenne ja molekyylispektrit. Edeltävät opinnot: Kvanttimekaniikka I, Sähkö- ja magnetismioppi. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Bransden & Joachain, Physics of Atoms and Molecules. Haken & Wolf: The Physics of Atoms and Quanta. Luentomoniste. Suoritustavat: Väli- ja loppukuulustelut. FFYS4436 Demonstraatiokurssi () Tavoitteet ja sisältö: Kouluopetuksessa esille tulevan teorian ja kokeellisuuden yhdistäminen, demonstraatiovälineisiin tutustuminen, mittausautomaation käyttö ja demonstraatioselostusten tekeminen. Tärkeimpänä tavoitteena on tukea fysiikan opettajan ammattitaidon kehittymistä. Suoritustavat: Yhteiset kokoontumiset (20 h) ja itsenäinen pienryhmätyöskentely. XFYS4328 Elektrodynamiikka () Tavoitteet ja sisältö: Kurssin tavoitteena on antaa opiskelijalle johdonmukainen käsitys sähködynamiikan perusteista. Käsiteltäviä asioita: klassisen kenttäteorian perusteita, sähködynamiikan perusteet: Maxwellin yhtälöt, hiukkasten liike sähkömagneettisessa kentässä, retardoitu potentiaali, sähköiset dipolit ja dipolisäteily. Edeltävät opinnot: Sähkö- ja magnetismioppi I ja II. Suositellaan myös: Teoreettinen mekaniikka. Suoritustavat: Kuulustelu. (Kurssi luennoidaan joka toinen vuosi vuorotellen Statistisen fysiikan kurssin kanssa; seuraavan kerran sl 2003.) XFYS4261 Elämä ja maailmankaikkeus () Tavoitteet ja sisältö: Elämä ja sen kehitys osana maailmankaikkeuden kehitystä. Elämän määritelmä ja elämän synty, muodot ja edellytykset Maassa ja Maan ulkopuolella. Maan ulkopuolisen elämän etsiminen, tutkimus ja kontaktien luominen siihen. Kurssi on poikkitieteellinen ja sitä tarkastellaan sekä biologian että tähtitieteen näkökulmista. 137
Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Goldsmith D. & Owen, T., The search for life in the Universe, 2001, 3. painos, ISBN 1891389165, University Science Books; Davies, P., Viides Ihme, elämän syntyä etsimässä, 2000, ISBN 952-5202-38-0, Terra Cognita (tai: Davies, P., Fifth Miracle, 1999, ISBN 0-14-028226-2, Penguin Series); Mustelin, N., Elämää maailmankaikkeudessa, 2. painos, 1981, WSOY; Oja, H., SETI: vieraan elämän etsintä, 1994, Tähtitieteellinen yhdistys Ursa. Suoritustavat: Loppukuulustelu. XFYS4277 Fysiikan harjoitustyöt II () Tavoitteet ja sisältö: Aineopintokurssien täydentäminen ja demonstroiminen. Sisältö: 11 harjoitustyötä. Edeltävät opinnot: Fysiikka 1 ja Fysiikka 2. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Moniste: Komponenteista ja mittalaitteista. Moniste: Tilastomatematiikan perusteita. Moniste: Fysiikan harjoitustyöt II. Suoritustavat: Opintojaksojen Fysiikka 1 ja Fysiikka 2 läpäiseminen on edellytyksenä harjoitustöiden aloittamiselle. Työt tehdään harjoitustyöosaston aukioloaikoina. Harjoitustöistä laaditaan työselostus. XFYS4278 Fysiikan harjoitustyöt III () Tavoitteet ja sisältö: Aineopintokurssien täydentäminen ja demonstroiminen. 9 harjoitustyötä. Edeltävät opinnot: Fysiikan harjoitustyöt II. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Moniste: fysiikan harjoitustyöt III. Suoritustavat: Opintojakson "Fysiikan harjoitustyöt II" läpäiseminen on edellytyksenä harjoitustöiden aloittamiselle. Työt tehdään harjoitustyöosaston aukioloaikoina. Harjoitustöistä laaditaan selostus. FFYS4369 Fysiikan historia () Tavoitteet ja sisältö: Tutustutaan fysiikan historiaan pääpiirteissään. Kurssi tarjoaa kokonaiskuvan fysiikan kehityksestä aina antiikin ajasta nykyaikaan. Opiskelija perehtyy syvällisemmin johonkin fysiikan kehityksen kannalta merkittävään käännekohtaan tekemässään seminaarityössä. Suoritustavat: Luennot ja seminaarityö. Seminaarityötä varten annetaan kullekin opiskelijalle aihe, josta hän kirjoittaa pienimuotoisen kirjallisen tutkimuksen ja pitää lyhyen seminaariesitelmän. Kurssiin ei sisälly kuulustelua. FFYS4291 Fysiikan mittausmenetelmät () Tavoitteet ja sisältö: Tavoitteena on perehdyttää opiskelija fysiikan tavallisimpiin mittausmenetelmiin, antaa valmius käyttää tehokkaasti yleisimpiä mittauslaitteita ja antaa valmius suunnitella mittaus. Kurssin sisältö vaihtelee vuosittain käsittäen mm. mittaamisen periaatteet ja tarkkuus, eri suureitten mittausmenetelmiä esim. lämpötilan, paineen, etäisyyden, tiheyden, muutosnopeuden, radioaktiivisen säteilyn mittaamisesta ja käytöstä. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Doebelin, E.O., Measurement Systems Application and Design, Fourth ed., 1990, McGraw-Hill. Suoritustavat: Loppukuulustelu. FFYS4327 Galaksien dynamiikka () Tavoitteet ja sisältö: Galaksien potentiaalit. Tähtien radat galakseissa. Galaksien tasapainotilat. Galaksimallien stabiliteetti. Spiraalirakenne. Pimeä aine galakseissa. 138
Edeltävät opinnot: Taivaanmekaniikka, Galaksit ja kosmologia, Mekaniikka ja erikoinen suhteellisuusteoria, Statistinen fysiikka ja termodynamiikka. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Binney & Tremaine, Galactic dynamics, Princeton 1987. Suoritustavat: Luennot, laskuharjoitukset ja demonstraatiot, loppukuulustelu. FFYS4262 Galaksit ja kosmologia () Tavoitteet ja sisältö: Antaa opiskelijalle yleiskuva galaksien ja koko maailmankaikkeuden synnystä, kehityksestä ja rakenteesta. Galaksien luokittelu. Tähtienvälinen aine. Kinematiikka ja massat. Elliptiset galaksit, spiraalit ja sauvaspiraalit. Galaksien vuorovaikutukset. Aktiiviset galaksit. Maailmankaikkeuden rakenne. Galaksien synty. Kosmologia. Edeltävät opinnot: Fysikaalisten tieteiden koulutusohjelman 1. vuoden kurssit tai vastaavat fysiikan ja matematiikan tiedot. Tähtitieteen peruskurssi I (suositellaan myös Tähtitieteen peruskurssi II). Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: F. Combes et al., Galaxies and cosmology, Springer 1995. Luentomoniste. Suoritustavat: Loppukuulustelu. FFYS4326 Havaitseva tähtitiede I () Tavoitteet ja sisältö: Opiskelijan perehdyttäminen optisen astronomian tärkeimpiin havainto- ja analyysimenetelmiin. Kurssilla käsitellään mm. uudet teleskooppiratkaisut ja havaintotekniikat, CCD-kameran toiminta ja käyttö tähtitieteessä, kuvankäsittelyn perusteet sekä fotometrian, spektroskopian, polarimetrian ja astrometrian perusteet. Edeltävät opinnot: Tähtitieteen peruskurssi. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus:luentomoniste. Suoritustavat: Luennot, demonstraatiot, loppukuulustelu. XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II () Tavoitteet ja sisältö: Opiskelijan tutustuttaminen korkeaenergisen astrofysiikan havaintomenetelmiin. Käsiteltäviä asioita ovat mm.: Ilmakehän taustasäteilyn vaikutus havaintoihin kaikilla elektromagneettisen säteilyn aallonpituuksilla. Korkeaeneregisen tähtitieteen säteilyprosessit. Radiotähtitieteessä käytetyt instrumentit ja havaintomenetelmät. Radiotaivaan kohteet. Röntgen- ja gammatähtitieteessä käytetyt instrumentit ja havaintomenetelmät. Radio- ja Gammataivaan kohteet. Hiukkastähtitieteen instrumentit ja kohteet. Edeltävät opinnot: Havaitseva tähtitiede I Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Longair, High Energy Astrophysics I ja II (1992, 2. painos); Kraus: Radioastronomy (1986, 2. painos). Suoritustavat: Luennot, demonstraatiot ja loppukuulustelu. XFYS4346 Havaitseva tähtitiede III () Tavoitteet ja sisältö: Opiskelijan perehdyttäminen modernin tähtitieteen havainto- ja analyysimenetelmiin. Kurssilla käsitellään mm. seuraavia asioita: (1) infrapunatähtitieteen havaintomenetelmiä, säteilymekanismeja, kohteita, eroa optiseen tähtitieteeseen. (2) Satelliittien havaintomenetelmät ja aallonpituusalueet. (3) Optisen ja infrapunapolarisaation havaintomenetelmät, säteilymekanismit ja kohteet. Edeltävät opinnot: Havaitseva tähtitiede I & II. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Ilmoitetaan myöhemmin. Suoritustavat: Luennot, loppukuulustelu. 139
XFYS4262 Hiukkas- ja ydinfysiikka I () Tavoitteet ja sisältö: Hiukkasfysiikka: Kurssin alan oppisanaston, fenomenologian ja menetelmien esittäminen siten, että opiskelija saa alustavan valmiuden alan tieteellisen kirjallisuuden lukemiseen. Merkittävimpien tieteellisten keksintöjen selostaminen. Hiukkasfysiikan asema fysiikassa. Hiukkasfysiikan perinteinen terminologia. Hiukkasten kvanttiluvut. Hiukkasten törmäysprosessit. Hadronien systematiikkaa. Hiukkasten rakenne. Virtuaalihiukkaset. Hadronit. Ydinfysiikka: Antaa opiskelijalle perustiedot ydinfysiikan keskeisistä käsitteistä ja malleista. Ydinfysiikan tila ja merkitys. Klassinen havaintoihin perustuva kuva ytimestä: Rutherfordin ydinatomi, nukleonirakenteeseen perustuva ydin. Ydinmallien luokittelu, pisaramallin perusteet. Radioaktiivinen hajoaminen: hajoamislaki, radioisotooppien tuotto ja hajoaminen, hajoamistyypit, luonnollinen radioaktiivisuus. Ydinreaktiot: reaktiotyypit ja luokitteluperusteet, ydinreaktioiden energiatarkastelu, vaikutusala. Fissio ja fuusio. Edeltävät opinnot: Taustana kurssit Matemaattiset menetelmät 1 ja 2 sekä Kvanttimekaniikka I. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Hiukkasfysiikka: kurssimoniste; Martin, B.R. & Shaw, G., Particle Physics, John Wiley & Sons, 1-330, 1992; Perkins, D.H., Introduction to High Energy Physics, Addison-Wesley, 1-449, 1987. Ydinfysiikka: kurssimoniste. Suoritustavat: Demonstraatiot ja loppukuulustelu. XFYS4263 Hiukkas- ja ydinfysiikka II () Tavoitteet ja sisältö: Hiukkasfysiikka: Tutustua hiukkasten vuorovaikutuksiin, vuorovaikutusteorioiden perusteisiin sekä hiukkasten tuottamiseen ja havaitsemiseen. Merkittävimpien tieteellisten keksintöjen selostaminen. Vuorovaikutukset ja kentät hiukkasfysiikassa. Hiukkaskiihdyttimet. Sähköisten hiukkasten ja säteilyn vuorovaikutukset väliaineessa. Hiukkasilmaisimet. Mittakenttäteorioista. Ydinfysiikka: Käsitellä syvällisemmin Hiukkas- ja ydinfysiikka I kurssilla esitettyjä ydinmalleja sekä radioaktiivisen hajoamisen ja ydinreaktioiden teorioita. Yksittäisnukleoninen kuorimalli, ytimen kollektiivinen rakenne, yhtenäismallit, - ja - hajoamisen teoriat. Väliydinreaktiot, suorat reaktiot, optinen malli, pinta-vuorovaikutusmalli. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Hiukkasfysiikka: kuten Hiukkas- ja ydinfysiikka 1:ssä. Ydinfysiikka: Kurssimoniste; Krane, K.S., Introductory Nuclear Physics, John Wiley & Sons, 1988. Edeltävät opinnot: Taustana kurssit Hiukkas- ja ydinfysiikka I, Matemaattiset menetelmät 1 ja 2 sekä Kvanttimekaniikka I. Suoritustavat: Demonstraatiot ja loppukuulustelu. XFYS4272 Interferometria () Tavoitteet ja sisältö: Luennot ovat jatkoa kurssille Radioastronomia, mutta ne voidaan myös suorittaa omana itsenäisenä kokonaisuutenaan. Kurssissa perehdytään pitkäkantainterferometrian (VLBI) teoriaan ja käytäntöön sekä interferometristen menetelmien käyttöön muussa tähtitieteen tutkimuksessa (optinen ja infrapunainterferometria, satelliitit). Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Luentomoniste. Edeltävät opinnot: Radioastronomia. Lisäksi suositellaan Havaitseva tähtitiede II (vastaa entistä kurssia Tähtitieteen havaintomenetelmät I). Suoritustavat: Luennot, demonstraatiot tai harjoitustyö ja loppukuulustelu. (Luennoidaan joka toinen vuosi; seuraavan kerran kl 2004). 140
SFYS4274 Kaaoksen alkeet () Tavoitteet ja sisältö: Monet luonnossa esiintyvät ilmiöt ovat kaoottisia, mutta vasta aivan viime vuosina niitä on ryhdytty tutkimaan systemaattisesti. Nykyisin kaaoksen alkeiden tunteminen voidaan katsoa kuuluvan tutkijan ja erityisesti opettajan perussivistykseen. Tällä kurssilla käydään läpi tärkeimpiä kaaokseen liittyviä peruskäsitteitä ja ilmiöitä; yksi näistä on kysymys siitä, miten yksinkertaisenkin deterministisen systeemin käyttäytyminen voi näyttää sattumanvaraiselta, "kaoottiselta". Kurssin seuraaminen ei edellytä matemaattisia perustietoja paljon yli lukion oppimäärän, joten se soveltuu myös ns. pehmeiden luonnontieteiden tutkijoille. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Moniste. Suoritustavat: Loppukuulustelu. SFYS4285 Kiinteän olomuodon fysiikka I () Tavoitteet ja sisältö: Antaa opiskelijalle perustiedot kiinteän olomuodon fysiikan keskeisistä käsitteistä ja malleista käyttäen atomi- ja kvanttifysikaalista lähestymistapaa. Kiinteiden aineiden rakenne ja käänteishila. Koheesio ja elastinen deformaatio. Hilavärähtelyt ja aineen sähköinen polarisaatio. Elektronisysteemin vapaaelektronimalli. Edeltävät opinnot: Kvanttimekaniikka I. Statistinen fysiikka ja termodynamiikka. Atomi- ja molekyylifysiikka. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Kurssimoniste. Lähteenkorva, E.E., Materiaalifysiikka ja /tai Kittel, C.: Introduction to Solid State Physics. Suoritustavat: Välikokeet (2 kpl) tai loppukuulustelu. XFYS4320 Kvanttimekaniikka I (3+) Tavoitteet ja sisältö: Kurssin suorittanut opiskelija ymmärtää mikro- ja makrosysteemien fysikaalisen käyttäytymisen erot, tuntee kvanttimekaniikan perusolettamukset ja niistä aiheutuvat tärkeimmät tulokset ja rajoitukset sekä kvanttilukujen, säilymislakien ja kieltosääntöjen yhteyden symmetriaan ja osaa suorittaa kvanttimekaanisia laskuja yksinkertaisilla systeemeillä, mm. vetyatomilla. Kvantti-ilmiöiden esiintyminen ja atomimallin kehitys, aaltopaketti, epämääräisyysperiaate, ajasta riippuva ja riippumaton Schrödinger-yhtälö, aaltofunktio, yksinkertaisten Schrödinger-yhtälöiden ratkaisuja, valintasäännöt ja pariteetti, keskeiskenttä, kiertoimpulssi ja sen säilyminen, vetyatomi, kvanttimekaniikan yleisiä periaatteita, monihiukkassysteemit, ajasta riippumattomat häiriöt, kiertoimpulssin yhteys rotaatioon ja matriisialkiot, vapaa elektroni magneettikentässä. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Moniste; D.J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall, 1995, ISBN 0-13-124405-1. Suoritustavat: Väli- ja loppukuulustelut. XFYS4269 Kvanttimekaniikka II () Tavoitteet ja sisältö: Kvanttimekaniikan kokonaiskuvan laajentaminen ja syventäminen. Sisältönä kiertoimpulssin kvantitus, häiriöteoria, ajasta riippuvat ilmiöt, sironta ja kvanttistatistiikan (bosonit ja fermionit) perusteet. Edeltävät opinnot: Kvanttimekaniikka I sekä Matemaattiset menetelmät 4 (tai vastaavat matemaattiset valmiudet). Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Leslie E. Ballentine, Quantum mechanics: a modern development, World Scientific 1998. Suoritustavat: Luennot, laskuharjoitukset ja loppukuulustelu. 141
XFYS4337 Kvasaaritutkimus () Tavoitteet ja sisältö: Kurssin runkona on yleiskatsaus kvasaarien ja muiden aktiivisten galaksien tutkimukseen painottaen erityisesti tieteellisten satelliittien käyttöä eri aallonpituusalueiden havainnoissa. Kurssi soveltuu sekä tähtitieteen että avaruusfysiikan opiskelijoille. - Yleiskatsaus maailmankaikkeuteen. Havaintomenetelmät. Tähtitieteelliset satelliitit. Aktiivisten galaksien ominaisuudet. Fysikaaliset prosessit. Aktiivisten galaksien kontinuumisäteily. Galaksiytimet. Mustat aukot ja kertymäkiekot. Aktiivisten galaksien kehitys. Radiogalaksit, suihkut ja ylivalonnopeudet. Yhtenäismallit. Suomalainen kvasaaritutkimus. Edeltävät opinnot: Tähtitieteen peruskurssi. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: I. Robson, Active Galactic Nuclei (Wiley 1996). Luentomoniste. Suoritustapa: Kirjallinen loppukuulustelu. Harjoitustyö. (Luennoidaan joka toinen vuosi). XFYS4316 Matemaattiset menetelmät 2 () Tavoitteet ja sisältö: Opiskelijan harjaannuttaminen fysiikassa tarvittaviin matemaattisiin menetelmiin. Sarjakehitelmiä, Fourier-sarjat, variaatiolaskentaa, koordinaatistomuunnoksia, osittaisdifferentiaaliyhtälöitä, todennäköisyyslaskentaa. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Young, H.D. & Freedman, R.A., University Physics, 10 th ed., Addison-Wesley, 2000, 11-21, 28-38; Boas, M.L., Mathematical methods in the physical sciences, 2 nd ed., Wiley, 1983, 5, 6, 7, 8, 10, 13, 16. Suoritustavat: Demonstraatioissa osoitetut taidot tai 2 välikoetta tai 1 loppukoe. XFYS4317 Matemaattiset menetelmät 3 () Tavoitteet ja sisältö: Opiskelijan harjaannuttaminen fysiikassa tarvittaviin matemaattisiin menetelmiin. Kompleksilukulaskentaa, erikoisfunktioita, Legendren, Hermiten ja Laguerren polynomit, residyllaskentaa ja integraalimuunnoksia. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Boas, M.L., Mathematical methods in the physical sciences, 2 nd ed., Wiley, 1983, 11, 12, 14, 15. Suoritustavat: Demonstraatioissa osoitetut taidot tai 2 välikoetta tai 1 loppukoe. XFYS4318 Matemaattiset menetelmät 4 (6 ov) Tavoitteet ja sisältö: Tavoitteena on opastaa opiskelija osittaisdifferentiaaliyhtälöihin, Hilbertin avaruuden operaattoriteorian alkeisiin, ryhmäteorian ja ryhmien esitysteorian perusteisiin sekä differentiaaligeometrian peruskäsitteisiin ja tuloksiin. Edeltävät opinnot: Matemaattiset menetelmät 1-3; matematiikan perusopinnot, differentiaaliyhtälöt, usean muuttujan funktiot ja (suositeltavana) metriset avaruudet. Opintojaksoon liittyvää kirjallisuus: Luentomoniste. Suoritustavat: Luennot, laskuharjoitukset, loppukuulustelu. SFYS4289 Materiaalitiede I () Tavoitteet ja sisältö: Materiaalitieteen peruskurssi. Johdatus materiaalien rakenteen ja ominaisuuksien tuntemiseen. Keskeiset aihepiirit ovat kiinteän aineen rakenne, kidevirheet, faasimuutokset ja -diagrammit sekä materiaalien mekaaniset ominaisuudet ja erilaisten lämpökäsittelyjen vaikutus metallisten materiaalien ominaisuuksiin. Edeltävät opinnot: Suositellaan fysiikan tai kemian perusopintoja. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Luentomoniste. Suoritustavat: Loppukuulustelu sekä hyväksyttävästi suoritetut demonstraatiot. 142
SFYS4294 Materiaalitieteen tutkimusmenetelmät I () Tavoitteet ja sisältö: Perehtyminen eräisiin yleisiin materiaalien tutkimusmenetelmiin ja niistä saatavaan informaatioon. - Säteilyn ja aineen välinen vuorovaikutus. Optinen mikroskopia. Röntgenfluorensenssi (XRF) ja röntgenmikroanalyysi (EPMA). Elektronimikroskopia (SEM, TEM). Näytteiden valmistaminen ja käsittely sekä materiaalien mekaanisten ominaisuuksien testausmenetelmät. Edeltävät opinnot: Atomi- ja molekyylifysiikan ja kiinteän olomuodon fysiikan perusteiden tuntemus suositeltavaa. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Eberhart, J.P.: Structural and Chemical Analysis of Materials, Wiley & Sons. Luentomoniste. Suoritustavat: Loppukuulustelu sekä hyväksyttävästi suoritetut demonstraatiot. FFYS4523 Mekaniikka () Opintojakson tavoitteet ja sisältö: Opiskelijan perehdyttäminen kinematiikan ja dynamiikan perusteisiin, Newtonin mekaniikasta Lagrangen liikeyhtälöihin. Edeltävät opinnot: Fysiikka 1 & 2, Analyysi I & II, Lineaarialgebra. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Fowles G.R. & Cassiday G.L., Analytical Mechanics, 6 th ed., Holt-Saunders. Suoritustavat: Välikuulustelut 2 kpl tai loppukuulustelu. XFYS4322 Ohjelmointi ja numeeriset menetelmät () Tavoitteet ja sisältö: Kurssilla käsitellään Fortran 90 -ohjelmointikielen perusteita, käytännön numeerisia menetelmiä, kuten numeerista yhtälöiden ratkaisemista ja integrointia sekä kuvankäsittelyn perusteita. Edeltävät opinnot: Tietotekniikan ja ohjelmoinnin alkeet. Kirjallisuus: Karttunen, H., Datan käsittely, CSC - Tieteellinen laskentakeskus, 1994. Haataja, J. et al., Fortran 90/95, CSC - Tieteellinen laskentakeskus, 1998. Suoritustavat: Luennot, demonstraatiot ja loppukuulustelu. XFYS4319 Optiikka () Tavoitteet ja sisältö: Optiikan perusteiden oppiminen. Sisältönä valon aaltoluonne ja polarisaatio, eteneminen väliaineessa ja käyttäytyminen rajapinnoilla, geometrinen optiikka ja optiset laitteet, optiset kuidut, interferenssi-ilmiöt ja diffraktio sekä kvanttioptiikan alkeet ja laserin toiminta. Kirjallisuus: Kurssimoniste; oheislukemistona Hecht E., Optics, 4 th ed., Addison-Wesley, 2002. Suoritustavat: Luennot, laskuharjoitukset ja loppukuulustelu. FFYS4432 Optoelektroniikka () Tavoitteet ja sisältö: Optoelektroniikan kannalta kiinnostavien valolähteiden, kuten laserien ja LED:ien tuntemus. Passiiviset optiikan komponentit, valon ilmaisimet ja kuituoptiikka. Integroitu optiikka ja optoelektroniset näytöt. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Luentomoniste. Suoritustavat: Loppukuulustelu. FFYS4331 Puolijohteiden fysiikka () Tavoitteet ja sisältö: Perehdyttää puolijohdekomponenttien toiminnan perustana oleviin fysikaalisiin ilmiöihin. Opintojaksoon liittyvä kirjallisuus: Streetman, B.G. & Banerjee, S., Solid State Electronic Devices, Prentice Hall. 143