Aineen rakenne

Tietoa kurssista

Osaamistavoitteet 

Kurssin suoritettuaan opiskelija osaa

1. suorittaa fysikaalisia mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
2. selittää valon interferenssi- ja diffraktiokuvioiden intensiteettijakauman muodostumisen,
3. ratkaista yksinkertaisia kvanttimekaanisia systeemejä Schrödingerin yhtälön avulla,
4. tunnistaa atomien ja kiinteän aineen ominaisuuksia pohjautuen kvanttimekaniikkaan,
5. kertoa suppean suhteellisuusteorian perustan sekä vaikutuksen fysikaalisiin suureisiin,
6. kuvata ydinfysiikkaan ja radioaktiivisuuteen liittyvät keskeisimmät fysikaaliset ilmiöt.

Sisältö 

Aina välttämätön aines:

Tietäminen: Interferenssi ja diffraktio sekä röntgendiffraktio; Schrödingerin yhtälö, kvanttimekaniikan todennäköisyysluonne, Heisenbergin epätarkkuusperiaate, aalto-hiukkas-dualismi ja fotoni; Kvanttiluvut, Paulin kieltosääntö, jaksollinen järjestelmä ja spin; Kiinteän aineen rakenne, sidostyypit ja energiavyörakenne; Suppea suhteellisuusteoria: suhteellisuusperiaate ja valon nopeus tyhjiössä; Radioaktiivisuus ja hajoamislaki, ydinreaktiot ja sidosenergia.

Soveltaminen: Interferenssi ja diffraktio kaksoisraossa, hilassa ja ohuessa kalvossa; Hiukkanen potentiaalikaivossa, diskreetti energiaspektri ja nollapiste-energia; Hiukkasen sironta potentiaalivallista ja tunneloituminen; Atomin emissio- ja absorptiospektrit; Johteet, puolijohteet ja eristeet; Hiukkasen lepomassa ja relativistinen energia; Fuusio ja fissio.

Tarpeellinen ja täydentävä aines:

Tietäminen: Mustan kappaleen säteily, valosähköinen ilmiö, Comptonin sironta, vetyatomi; Aineen magneettiset ominaisuudet; Sähkönjohtuminen metalleissa ja puolijohteissa;  Suppea suhteellisuusteoria: ajan, paikan ja samanaikaisuuden suhteellisuus, relativistinen energia ja liikemäärä sekä Lorentz-muunnos; Radioaktiivisen säteilyn eri lajit.

Soveltaminen: Interferenssi- ja diffraktiokuvion intensiteettijakauma; Kvanttimekaaninen harmoninen värähtelijä; Molekyylin värähtelyspektri; Laserin toimintaperiaate; Puolijohdekomponentit; Ionisoiva säteily, sen biologiset vaikutukset ja siltä suojautuminen.

Opettaja

Jonatan Slotte, Petri Salo

Oppimateriaali

Douglas C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 4th Edition, Pearson Prentice Hall.

Työmäärä

Kontaktiopetusta 52 h, itsenäistä työskentelyä 80 h.

Esitietovaatimukset

Suositellut esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssi FY3, FY4, FY5, FY6, FY7 ja FY8 (LOPS 2003) tai FY3, FY4, FY5, FY6 ja FY7 (LOPS 2015) soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.

Arviointi

Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt, tentti.

Opetuksen aika ja paikka

Opetuksen aika- ja paikkatietoja voi tarkastella Sisu-järjestelmässä

1. Linkki avautuu kurssisivulle välilehdelle Suoritustavat
2. Tarkista sivun yläreunasta kohdasta versio, että pudostusvalikosta valittuna on lukuvuosi 2025-2026
3. Valitse sinisestä palkista Luento-opetus ja avaa välilehti Opetusryhmät ja -tilaisuudet nähdäksesi kurssin opetustapahtumat. Valitsemalla Tentti, löydät myös tiedot tenttiajankohdista.
   
   
   Tenttiohjeet Avoimessa yliopistossa

Opettajalla on neljä (4) viikkoa aikaa arvostella tenttisuoritukset tenttipäivästä lukien.

Lisätietoja

Vastaavat kurssit PHYS-A0140 Aineen rakenne (TFM), PHYS-C0250 Quantum Materials.

Kurssi korvaa kurssit PHYS-A1140 Aineen rakenne (SCI), PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM), PHYS-A5140 Materiens struktur.

Kurssin digitaalinen oppimisympäristö

MyCourses on opiskelijoille ja opettajille yhteinen työkalu päivittäiseen kurssityöskentelyyn. Tarvitset Aalto-käyttäjätunnusta kirjautuaksesi kurssin MyCourses-työtilaan ja osallistuaksesi opetukseen.

Kurssin työtila: MyCourses
Työtilan materiaalit päivitetään kurssin alkuun mennessä.

Ilmoittautuminen ja opintomaksu

Kurssi on tarkoitettu tekniikan väylän opiskelijoille. Katso lisätietoja tekniikan väylästä.

Avoimen yliopiston kursseille ilmoittaudutaan alla olevan linkin kautta: 
Ilmoittautuminen kurssille

Ilmoittautuminen alkaa 26.1.2026 klo 9.00
Ilmoittautuminen päättyy 2.3.2026 klo 23.59

Ilmoittautua voi vain kurssikuvauksessa ilmoitettuna aikana, minkä jälkeen ilmoittautuminen ei ole enää mahdollista.

Avoimen yliopiston opiskelijoille on varattu 30 paikkaa.

Kurssi on Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulun järjestämä.

Ilmoittautumisen yhteydessä maksetaan opintomaksu. Opintomaksu on kurssikohtainen ja sitova. Tutustu ilmoittautumis- ja maksusääntöihin sekä opiskelua koskeviin ohjeisiin:
Ilmoittautuminen, maksut ja säännöt

Käyttäjätunnuksen aktivointi ja monivaiheinen tunnistautuminen

Aalto-käyttäjätunnus on mahdollista aktivoida ilmoittautumista seuraavana päivänä ja se tulee aktivoida viimeistään päivää ennen kurssin alkua. 
Käyttäjätunnuksen aktivointi

Kun olet aktivoinut Aalto-käyttäjätunnuksen, ota käyttöön myös monivaiheinen tunnistautuminen. Osa Aalto-yliopiston palveluista vaatii monivaiheisen tunnistautumisen. 
Ohjeet monivaiheisen tunnistautumisen käyttöönottoon