Kenttäteoria

Rakennetyyppi:	Opintojakso
Koodi:	IX00BE88
Laajuus:	5 op
Vastuuopettaja:	Mäkelä, Jarmo
Opetuskieli:	Suomi

Toteutukset lukuvuonna 2022-2023

Tot.	Ryhmä(t)	Opiskeluaika	Opettaja(t)	Kieli	Ilmoittautuminen
3001	ET2019-4, ET2019-4A, ET2019-4B, IT2019-4, IT2019-4A, IT2019-4B, KT2019-4, KT2019-4A, KT2019-4B, ST2019-4, ST2019-4A, ST2019-4B, TT2019-4, TT2019-4A, TT2019-4B, YT2019-4, YT2019-4A, YT2019-4B	29.8.2022 – 17.12.2022	Jarmo Mäkelä	Suomi	1.8.2022 – 6.9.2022

Osaamistavoitteet

Tällä kurssilla päästään soveltamaan Reaalianalyysin ja Kompleksianalyysin kursseilla opittuja taitoja fysikaalisten ongelmien ratkaisuun. Kurssin keskeisimmän sisällön muodostaa sähkömagneettinen kenttäteoria, jonka perustana ovat Maxwellin yhtälöt. Samalla tavoin kuin klassinen mekaniikka kokonaisuudessaan voidaan johtaa Newtonin laeista, voidaan sähköoppi kokonaisuudessaan, ainakin mikäli rajoitutaan tarkastelemaan ainoastaan sähkö- ja magneettikenttiä, johtaa Maxwellin yhtälöistä. Loppujen lopuksi miltei kaikki nykyaikainen teknologia perustuu Maxwellin yhtälöihin. Kurssilla opitaan määrittämään sähkö- ja magneettikenttien ominaisuuksia eri tilanteissa Maxwellin yhtälöitä ratkaisemalla. Tämän lisäksi kurssilla perehdytään lyhyesti atomi- ja ydinfysiikan perustana olevaan Schrödingerin yhtälöön, sekä sen ratkaisuihin ja ominaisuuksiin.

Sisältö

1) Lyhyt vektorianalyysin kertaus,
2) Maxwellin yhtälöt,
3) Staattiset sähkökentät,
4) Staattiset magneettikentät,
5) Hitaasti muuttuvat kentät,
6) Nopeasti muuttuvat kentät: Sähkömagneettiset aallot,
7) Kvanttifysiikan alkeita: Fotonit, aaltohiukkasdualismi ja epätarkkuusperiaate,
8) Schrödingerin yhtälö,
9) Hiukkanen potentiaalilaatikossa,
10) Tunneloituminen,
11) Kvanttimekaaninen harmoninen oskillaattori
12) Vetyatomi,
13) Monielektroniset atomit,
14) Molekyylit,
15) Kiinteän olomuodon fysiikkaa,
16) Ydinfysiikan alkeita.

Opiskelumateriaali

Kirjallisuutta: L. Solymar: Lectures on Electromagnetic Theory (Oxford University Press)

Takaisin