Σύγχρονη Φυσική

Κωδικός Μαθήματος:

ΝΜΒ.305

Εξάμηνο:

Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών

Κατηγορία:

ΜΓΥ

Ώρες:

4

Μονάδες ECTS:

6

Σύνδεσμος στο eClass:

https://eclass.uniwa.gr/courses/198/


Καθηγητές Μαθήματος

Ιωάννης Κανδαράκης

Περίγραμμα

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ  Γενικού Υποβάθρου
ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ: ΝΜΒ.103 – Κλασική Φυσική
ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ: ΕΛΛΗΝΙΚΑ
ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS  ΟΧΙ
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL) https://bme.uniwa.gr/course/modern-physics/
       
(2)    ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ      
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.
Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα έχουν αφομοιώσει εισαγωγικά ζητήματα στα οποία απευθύνεται η Θεωρία της Σχετικότητας και της Κβαντικής Μηχανικής. Θα έχoυν αποκτήσει βάσεις για την πληρέστερη αφομοίωση της αρχής λειτουργίας μεγάλου μέρους της βιοϊ-ατρικής Οργανολογίας, των εφαρμογών της Νανοτεχνολογίας στις Βιοεπιστήμες καθώς και θεμάτων Μοριακής Βιολογίας κλπ.

Θα είναι σε θέση:
Να κατανοεί τις αρχές και τις συνέπειες της παραγωγής και διάδοσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας
Να αναγνωρίζει και να κατανοεί τα πειραματικά αποτελέσματα που είναι σε ασυμφωνία με την  κλασική φυσική.
Να κατανοεί την Αρχή της Απροσδιοριστίας του Ηeisenberg, κυρίως για εκτιμήσεις τάξεων μεγέθους χαρακτηριστικών μεγεθών (π.χ. ενέργεια, χρόνος ζωής) των κβαντικών σωματιδίων.
Να κατανοεί την έννοια της κυματοσυνάρτησης ενός σωματιδίου και τη σύνδεσή της με την πιθανό-τητα εύρεσής του στο χώρο.
Να κατανοεί τις λύσεις της εξίσωσης του Shoedinger για απλά μονοδιάστατα προβλήματα (όπως απειρόβαθο πηγάδι, σκαλοπάτι δυναμικού) και τις συνέπειές τους (όπως η κβάντωση της ενέργειας, φαινόμενο σήραγγας).
Να συνθέτει τις παραπάνω γνώσεις για να εξάγει ποιοτικά συμπεράσματα που αφορούν σε αρχές λειτουργίας βιοϊατρικής οργανολογίας και εφαρμογών νανοτεχνολογίας στις Επιστήμες Υγείας κλπ.

Γενικές Ικανότητες
Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.
Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών
Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις
Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον
Προαγωγή ελεύθερης δημιουργικής παραγωγικής και επαγωγικής σκέψης 
       
(3)    ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ      
Ηλεκτρομαγνητικά (HM) κύματα: Ρεύμα μετατόπισης, γενική μορφή νόμου Ampere, Εξισώσεις Maxwell, Μεταφορά ενέργειας μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, Ορμή και πίεση ακτινοβολίας, Παραγωγή Ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων-Κεραίες. Φάσμα ΗΜ κυμάτων. Φύση του φωτός και γεωμετρική Οπτική.
 Στοιχεία θεωρίας Σχετικότητας (Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου. Πείραμα Michelson – Morley. Ειδική Θεωρία της Σχετικότητας. Μετασχηματισμοί Lorentz. Ενέργεια και ορμή. Στοιχεία Γενικής Θεωρίας Σχετικότητας).
Κβαντική Φυσική: Μέλαν σώμα. Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Φαινόμενο Compton. Δίδυμη γένεση και εξαΰλωση. Ατομικό πρότυπο Bohr. Πείραμα Davison-Germer. Κύματα de Broglie. Αβεβαιότητα Heisenberg. Κυματοσυναρτήσεις. Εξίσωση Schröedinger. Άτομο υδρογόνου. Σπιν του ηλεκτρονίου. Πείραμα Stern-Gerlach. Δομή ατόμων-Πολυηλεκτρονικά άτομα, Φαινόμενο Zeeman. Αρχή του Pauli. Δομή Μορίων: Μοριακοί δεσμοί. Μοριακά Φάσματα. Σκέδαση Raman. Στερεά κατάσταση-συμπυκνωμένη ύλη: Στοιχεία θεωρίας ζωνών και αγωγιμότητα. Στοιχεία Πυρηνικής δομής και δια-σπάσεις. Σχάση και σύντηξη. Στοιχειώδη σωματίδια. Θεμελιώδεις δυνάμεις στη Φύση.
Στοιχεία Στατιστικής Φυσικής Maxwell-Boltzmann, Fermi – Dirac, Bose-Einstein.
Εφαρμογές στη Βιοϊατρική Μηχανική: Τεχνικές φασματοσκοπίας υλικών βιολογικού ενδιαφέροντος. Τεχνικές μικροσκοπίας υλικών βιολογικού ενδιαφέροντος. Περίθλαση ακτίνων – X. Προσομοίωση Monte-Carlo της τροχιάς ηλεκτρονίων (Auger και φωτοηλεκτρονίων) σε Βιολογικά υλικά. Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός στη Βιοϊατρική. Ακτινοθεραπευτικοί επιταχυντές σωματιδίων. Κβαντικόμηχανική θεώρηση φυσικών φαινομένων κατά την Ιατρική Απεικόνιση. Απεικόνιση TeraHertz, Απεικόνιση επιφανειακού συντονισμού πλασμονίου κλπ.
       
(4) ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ και ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ – ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ    
ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.
Πρόσωπο με πρόσωπο στην πανεπιστημιακή αίθουσα.
ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
Ηλεκτρονικές Παρουσιάσεις στη Διδασκαλία.
Χρήση της ηλεκτρονικής πλατφόρμας eClass του Τμήματος στη Διδασκαλία και στην Επικοινωνία με τους φοιτητές.
ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ Δραστηριότητα Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.
Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης σύμφωνα με τις αρχές του ECTS
Διαλέξεις (4×13) 52
   
Αυτοτελής μελέτη 104
   
   
   
   
Σύνολο Μαθήματος  156
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Αναφέρονται ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Γραπτή εξέταση με επίλυση ανάπτυξη θεμάτων θεωρίας, επίλυση προβλημάτων και ασκήσεων
Γραπτή εργασία και παρουσίαση
       
(5) ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ      
– Προτεινόμενη Βιβλιογραφία:
R. Serway, C. Moses, C. Moyer  (2009). Σύγχρονη Φυσική, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης.
R.A.Serway, J.W. Jewett  (2013). Φυσική για  επιστήμονες και μηχανικούς, Β Τόμος, 8η  έκδοση, Κλει-δάριθμος
Hugh D. Young, Roger A. Freedman (2012) Modern Physics, Addison-Wesley.
Σ. Τραχανά (2012) Στοιχειώδης Κβαντική Φυσική,  Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης (2012)
E. Wichman (1979), Μαθήματα Φυσικής Πανεπιστημίου Berkeley, Τομ. 4, Κβαντική Φυσική (Με-τάφραση ΔΕΠ Εργαστηρίου Φυσικής ΕΜΠ).
R. Feynman, Lectures on Physics, Vol. III (Addison-Wesley, 1965).

– Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

Reviews of Modern Physics
https://journals.aps.org/rmp/

International Journal of Modern Physics A
http://www.worldscientific.com/worldscinet/ijmpa

American Journal of Modern Physics
http://www.sciencepublishinggroup.com/journal/index;jsessionid=9F518C3926EB227C43CB1A5A58AE9493.tomcat1?journalid=122

Open Journal of Modern Physics
http://www.scipublish.com/journals/MPHY/