Vanwege de coronamaatregelen kan de onderwijsvorm of tentaminering afwijken. Zie voor actuele informatie de betreffende cursuspagina’s op Brightspace.

Studiegids

nl en

Introductie Moderne Natuurkunde

Vak
2021-2022

Toegangseisen

Wiskunde en Natuurkunde op het niveau van respectievelijk VWO Wiskunde B en VWO Natuurkunde

Beschrijving

De opmerkelijke revolutie in de natuurkunde in de twintigste eeuw heeft ons wereldbeeld op alle niveaus beinvloed. In dit eerste college in de moderne natuurkunde, introduceren we de twee tegenintuitieve principes, de relativiteitstheorie en de quantummechanica, die de fundamenten vormen van de wetten van de natuurkunde. Beginnend met Einstein’s inzicht dat de lichtsnelheid hetzelfde is voor alle waarnemers, zelfs wanneer zij ten opzichte van elkaar bewegen, leiden we de speciale relativiteitstheorie af met E=mc^2 als de meest bekende uitkomst. Vervolgens laten we zien hoe het foto-elektrisch effect aanduidt dat er een kleinste quantum van licht moet zijn. Hieruit blijkt dat golven ook deeltjes zijn, maar de principes van de quantummechanica eisen dat het omgekeerde ook zo is. Deeltjes zijn ook golven, en dit verklaart de stabiliteit van atomen. We leggen de belangrijke rol van quanta uit in de verklaring van blackbody-straling, en de structuur van atoomkernen. We eindigen met hoe deze nieuwe inzichten hebben aangetoond dat krachten en deeltjes in essentie hetzelfde zijn, en hoe gedurfde experimenten, zoals de Large Hadron Collider bij CERN deze principes met verbazingwekkende precisie test. De vooruitzichten op de moderne fysica die in deze cursus aan bod komen zijn de eerste stap naar de huidige onderzoeksvragen.

Leerdoelen

Na afloop van de cursus heeft de student een goed overzicht van belangrijke ontwikkelingen in de natuurkunde van het begin van de twintigste eeuw tot nu. De student kan de basisbeginselen uitleggen van, en eenvoudige sommen maken over, de volgende onderwerpen:

  • Speciale Relativiteitstheorie (postulaten van Einstein, tijdsdilatie, lengtecontractie, Lorentz transformaties, Doppler verschuiving, relativistische energie & impuls)

  • Basis van Quantummechanica (fotoelectrisch effect, De Broglie golven, golffunctie, onzekerheidsprincipe)

  • Atoomstructuur (elektronenbanen en het Bohr atoom)

  • Van single naar many-body physics (statistische verdelingen/Maxwell-Boltzmann, het ideale gas, blackbody radiation en Planck)

  • Atoomkernstructuur (NMR basis, liquid-drop model, banen model, radioactief verval, kernreacties)

  • Elementaire deeltjes (krachten en deeltjes, het standaard model van deeltjes, relativistische botsingen)

Rooster

Rooster
Voor gedetailleerde informatie ga naar Timetable in Brightspace

Onderwijsvorm

Zie Brightspace

Toetsing en weging

  • Schriftelijk tentamen met open vragen

  • (optioneel) huiswerkopgaven

Het tentamen bestaat uit twee delen. Het cijfer van de eerste tussentijdse toets telt voor 30% mee in het eindcijfer, de overige 70% komen voor rekening van het tentamen aan het eind van de cursus. De stof van het tentamen gaat grotendeels over het tweede gedeelte van de leerstof.

Door het inleveren van huiswerk kan een bonus van maximaal 1,0 punt worden verdiend die bij het tentamencijfer wordt opgeteld. Deze bonus wordt alleen gegeven als het tentamencijfer minstens 5,5 is. Inleveren van huiswerk is niet verplicht.

Na het tentamen is er (in hetzelfde cursusjaar) nog één keer de mogelijkheid om een hertentamen over de gehele stof af te leggen. Hierbij komt het toetscijfer en de huiswerkbonus te vervallen en is het eindcijfer gelijk aan het tentamencijfer. Voor de deeltoetsen en het huiswerk is er geen mogelijkheid tot afzonderlijk herkansen.

Brightspace

Instructies en lesmateriaal zijn te vinden in de Brightspace-module. Registratie voor Brightspace verloopt automatisch wanneer een student zich inschrijft in uSis via uSis d.m.v inschrijving voor een studieonderdeel (tentamen) met studieactiviteit

Literatuur

H.D. Young, R.A. Freedman, University Physics; Pearson; 14th ed. (2016)

Contact

Contactgegevens docent: Prof.dr. M.P. van Exter (Martin)