TANTÁRGYI ÚTMUTATÓ
ELMÉLETI FIZIKA BSc/BA alapképzés
B-VI-ELMFIZ
2014/2015 tanév
Tartalomjegyzék 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
1.
A tantárggyal kapcsolatos fontosabb adatok ...................................... 2 A tantárgy célkitűzése és tematikája................................................... 2 A felkészülést támogató tananyagok* ................................................ 3 Előtanulmányi rend, előfeltételek ....................................................... 4 Módszertani javaslat a tantárgy megtanulására .................................. 4 A gyakorlattal kapcsolatos tudnivalók................................................ 5 Gyakorló feladatok ............................................................................. 5 A tananyag számonkérése................................................................... 6 Előadások, konzultációk ..................................................................... 6 Kapcsolattartás a vezetőtanárral, hallgatótársakkal ............................ 6 A tanulás javasolt ütemterve ............................................................... 7
A tantárggyal kapcsolatos fontosabb adatok Óraszám
Számonkérés
Kredit
Intézet
Képzés rövidítése
Típus
15
Vi
4
A
GA2012 N
Fakultatív
30
15
Vi
4
A
GA2012 T
Fakultatív
Dr. Berke József
30
15
Vi
4
A
GA2014KN
Fakultatív
Dr. Berke József
30
15
Vi
4
A
GA2014KT
Fakultatív
Dr. Berke József
30
15
Vi
4
A
MI2011 N
Fakultatív
Dr. Berke József
6
3
Vi
4
A
MI2011 T
Fakultatív
Dr. Berke József
6
3
Vi
4
A
MM2011 T
Kötelező
Vezetőtanár
ea
gyak
Dr. Berke József
30
Dr. Berke József
lab
*kreditérték×30 = óraszám A tantárgyi mappa elérési útvonala a GDF ILIAS elektronikus távoktatási rendszerében: ILIAS bejelentkezés (https://ilias.gdf.hu), Taneszköz tároló → BSc/BA alapképzés → 7. szemeszter, szak → Elméleti fizika Vezetőtanár Név: Telefon: E-mail:
Dr. Berke József 203-0283/1230
[email protected],
[email protected]
Kapcsolattartás céljából a tantárgy vezetőtanárának elérhetőségét, valamint heti fogadóóráinak időpontjait minden hallgató megtalálja a NEPTUN rendszerben, amelyet folyamatosan aktualizálnak.
2.
A tantárgy célkitűzése és tematikája
A tantárgy célja: A mai kor technikája, különösen az informatika a fizika legújabb fejezeteire épül. Napjainkban az alkalmazó és a fejlesztő (F), a fejlesztő és a kutató (K), valamint a kísérleti és az elméleti K + F tevékenység olyannyira összefüggenek egymással, hogy határvonaluk szinte teljesen elmosódott. Az Elméleti fizika tantárgy célkitűzése, hogy az összekötő híd szerepét játssza a tudomány és a technika fenti határterületein. A tantárgy tartalma alkalmas arra, hogy az MSc-n tanulni kívánókat a modern fizika néhány területén felkészítse a további egyetemi tanulmányokra. A tantárgy tematikája: 1. Bevezetés. Az elméleti fizika alapjai. Problémák felvetése. 2. Speciális relativitáselmélet. Lorentz-koordinátatranszformáció. 3. Gyakorlati problémák: energiára, anyaghullámra. Az elektronmikroszkópia alapjai. 4. Az általános relativitáselmélet és informatikai következményei. Időutazás. 5. Legkisebb hatás elve. Lagrange-egyenletek. Transzportelmélet. 6. Kvantummechanika alapjai. Schrödinger-egyenlet és néhány alkalmazása. 7. Atomenergetika - maghasadás és magfúziós kísérletek. 8. Szupravezetés – elmélet és gyakorlat. A CERN bemutatása. 9. Nemlineáris rendszerek. Káoszelmélet. Kvázikristályok. 10. Fraktálok és gyakorlati alkalmazásuk a fizikában. 11. Térelmélet alapjai. Alapvető kölcsönhatások. 12. Kvantumelektrodinamika. Standard modell. 13. Húrelmélet. M-elmélet. 14. Ősrobbanás. Fekete lyukak. A világegyetem. 15. A fizika jövője.
3.
A felkészülést támogató tananyagok*
Kötelező tananyagok: Tananyag Alvin Hudson - Rex Nelson: Útban a modern fizikához Dr. Bíró Gábor – Dr. Szász Gábor – Dr. Berke József: Hallgatói segédlet – bővített előadásvázlat Nobel díjasok gyakorló teszt, Fizika fogalomtár Tantárgyi útmutató Internet honlap Kiegészítő tananyagok, segédletek:
Forma Nyomtatott tankönyv Elektronikus Elektronikus Elektronikus Elektronikus
Kiadás módja
ILIAS ETOR ILIAS ETOR ILIAS ETOR www.digkep.hu
Tananyag Prezentáció
Forma elektronikus
Segédletek
elektronikus
Kiadás módja ILIAS ETOR ILIAS ETOR és www.digkep.hu
* Az elektronikus vagy nyomtatott tananyag (részletes előadásvázlat és/vagy on-line tananyag és/vagy elektronikus könyv és/vagy nyomtatott könyv) távoktatási tagozaton alkalmas az önálló tanulásra. Ajánlott szakirodalom: • • • • • • • • • • • •
4.
Hawking, S. – Mlodinow, L.: Az idő még rövidebb története, Akkord kiadó, 2006. Greene, B.: Az elegáns univerzum, Akkord kiadó, 2003. Bíró-Kálmán-Keszthelyi-Tóth: Bevezetés a modern fizikába I. Tankönyvkiadó, 1990. Bíró, G. – Tóth, T.: Bevezetés a modern fizikába II., BME, 1992. Wolfram, S.: A new kind of science, Wolfram Media Inc., 2002, 9. fejezet. Szűcs Ervin: Dialógusok a műszaki tudományokról Műszaki Könyvkiadó Bp., 1976. (http://web.axelero.hu/eszucs7/DIALOGUSOK/Dialogusok.htm) Ray Mackintosh, Jim Al-Khalili, Björn Jonson és Teresa Peña: Az atommag – Utazás az anyag szívébe, Akadémia Kiadó, Bp., 2003. Balázs Béla: Az univerzum fejlődése, INFORMATIKA, 9. évf. 2. sz. GDF. Bp., 2007. május, pp.26-32. A CERN hivatalos oldala: http://public.web.cern.ch/public . A CERN magyar nyelvű blogja: http://cernblog.wordpress.com . Ajánlott a Magyar EURATOM Fúziós Szövetség honlapja is: www.magfuzio.hu .
Előtanulmányi rend, előfeltételek a.) A tantárgy elsajátításához szükséges előismereteket tartalmazó tantárgyak: Fizika b.) A vizsga előfeltétele: az ILIAS Elméleti fizika „vizsgabeugró” elektronikus teszt sikeres teljesítése. c.) Erre a tananyagra épülő más tantárgyak: -
5.
Módszertani javaslat a tantárgy megtanulására
a.) Módszertani útmutató a nappali munkaformában tanulók részére: A tananyag megértésére és nem memorizálására kell törekedni. Ehhez önellenőrzést jelenthet a Tankönyv egyes fejezetei végén lévő kérdések megválaszolása. (A példák megoldására nincs szükség.) A tananyag tankönyvi oldalszáma nem sok, ugyanakkor a tárgy nem könnyű, ezért javaslom az ajánlott irodalom megfelelő fejezeteinek az elolva-
sását is. A tankönyvben szereplő matematikai levezetéseknek csak a gondolatmenetét és fizikai tartalmát kell ismerni. Szívesen fogadjuk a vizsga előkészítő konzultációra azokat a kollégákat, akiknek az előadás meghallgatása, illetve a tankönyv megfelelő részének az átolvasása után kérdéseik vannak. b.) Módszertani útmutató a távoktatási munkaformában tanulók részére: - Bevezető konzultáció: Az első foglalkozást szánjuk erre. Az itt kapott útmutatás szerint kell felkészülni, illetve az itt átvett tananyagrészt érdemes jegyzetelni a honlapról v. az ILIAS -ból letöltött vázlat kiegészítésére. - Vizsga-előkészítő konzultáció: Erre szánjuk a második foglalkozást. c.) Módszertani útmutató az ILIAS-szal való tanuláshoz: Az ILIAS-szal való tanuláshoz módszertani javaslatokat találnak a Taneszköz tároló → Általános információk → Módszertani útmutatók című mappában.
6.
A gyakorlattal kapcsolatos tudnivalók
-
7.
Gyakorló feladatok
a.) Kötelező, illetve házi feladatok: b.) Önellenőrzés az ILIAS-ban: Az önellenőrzést lehetővé tevő Nobel-díjasok gyakorló teszt, valamint a szóbeli vizsga témakörei az ILIAS rendszerben elérhető.
8. A tananyag számonkérése A számonkérés módja: szóbeli ötfokozatú vizsga A vizsga előfeltétele: A szóbeli vizsga az ILIAS Elméleti fizika „vizsgabeugró” elektronikus teszt sikeres teljesítése után kezdődhet. A vizsgabeugró elektronikus teszt közvetlenül a szóbeli vizsga előtt is teljesíthető. A vizsga menete: A szóbeli vizsga során a hallgató az előre kiadott tételsorból, húzással választott tételből felkészülve, a vizsgáztató tanár által feltett kérdésekre szóban válaszol. A húzott tétel részletes ismertetése mellett, a vizsgáztató egyéb –a tantárgyhoz tartozó- jelentősebb témakörökből áttekintő kérdéseket intéz a vizsgázóhoz. Értékelési szempontok: a fizikai tartalom, valamint az egyes látszólag független részek közötti kapcsolatok, összefüggések megértését tartjuk a legfontosabbnak. Ha valaki a foglalkozásokon aktív, akkor az a vizsgán beszámolásra kerül. A ZH-k, a vizsgabeugró és a kiadott esszé feladatok sikeres teljesítése alapján megajánlott érdemjegy szerezhető.
9. Előadások, konzultációk a.) Nappali munkaforma: Az előadások és a gyakorlatok ütemezését a Neptun-ban található időrendi táblák tartalmazzák (http://neptun.gdf.hu). b.) Távoktatási tagozat (internetes távoktatás): A konzultációk és a gyakorlatok ütemezését a Neptun-ban található időrendi táblák tartalmazzák (http://neptun.gdf.hu). A nappali munkaforma előadásait és tantermi gyakorlatait, ha idejük engedi, a távoktatásos hallgatók is látogathatják. Konzultáció: Elvárás, hogy a konzultációkra a hallgatók előzőleg otthon átnézzék az egész tananyagot. Így a konzultáción a tananyag nehezebben elsajátítható részeit beszéljük meg, lehetőséget biztosítva a felmerülő kérdések megtárgyalására is.
10. Kapcsolattartás a tutorokkal, hallgatótársakkal Tantárgyi fórum Az ILIAS internetes távoktató rendszerben a tantárgyi mappában található egy aktív levelező fórum (https://ilias.gdf.hu).
11. A tanulás javasolt ütemterve a.)
Nappali munkaformában tanulók részére:
Foglalkozás
Időtartam
1.
3 óra
2.
6 óra
3.
6 óra
4.
6 óra
5.
6 óra
Tematika Bevezetés. Az elméleti fizika alapjai. Problémák felvetése. Speciális relativitáselmélet. Lorentzkoordinátatranszformáci ó. Gyakorlati problémák: energiára, anyaghullámra. Az elektronmikroszkópia alapjai. Az általános relativitáselmélet és informatikai következményei. Időutazás. Legkisebb hatás elve. Lagrangeegyenletek. Transzportelmélet. Kvantummechanika alapjai. Schrödingeregyenlet és néhány alkalmazása. Atomenergetika - maghasadás és magfúziós kísérletek. Szupravezetés – elmélet és gyakorlat. A CERN bemutatása. Nemlineáris rendszerek. Káoszelmélet. Kvázikristályok. Fraktálok és gyakorlati
Tananyag
házi feladat
tanulásra ford. idő
Zárt helyi
Ismétlés a Fizika I. ea. vázlatból
-
5 óra
-
Hallgatói segédlet ILIAS Ea. vázlat
-
10 óra
-
1019-1070 1075-1098 ILIAS Ea. vázlat
-
10 óra
-
ILIAS Ea. vázlat
-
10 óra
-
1101-1148
-
10 óra
-
ILIAS ea. vázlat
-
10 óra
-
ILIAS ea. vázlat
-
16 óra
ZH
ILIAS ea. vázlat
-
4 óra
-
alkalmazásuk a fiziká-
6.
6 óra
ban. Térelmélet alapjai. Alapvető
kölcsönhatá-
sok.
7.
9 óra
Kvantumelektrodinamika. Standard modell. Húrelmélet. M-elmélet. Ősrobbanás. Fekete lyukak. A világegyetem.
8.
3 óra
A fizika jövője.
45 óra
75 óra
b.)
Távoktatási munkaformában tanulók részére:
Feladat 1. 2.
Téma, tananyagrész Az elméleti fizika alapjai. Problémák felvetése. Speciális relativitáselmélet. Lorentzkoordinátatranszformáció. Gyakorlati problémák: energiára, anyaghullámra.
Feldolgozás módja
Időtartam
önálló
5
önálló
8
3.
Az elektronmikroszkópia alapjai.
önálló
5
4.
Az általános relativitáselmélet és informatikai következményei. Időutazás. Legkisebb hatás elve. Lagrange-egyenletek. Transzportelmélet. Kvantummechanika alapjai. Schrödinger-egyenlet és néhány alkalmazása.
önálló
7
önálló
7
önálló
8
Atomenergetika - maghasadás és magfúziós kísérletek.
önálló
7
önálló
8
önálló
7
önálló
8
5. 6. 7. 8. 9. 10.
Szupravezetés – elmélet és gyakorlat. A CERN bemutatása. Nemlineáris rendszerek. Káoszelmélet. Kvázikristályok. Fraktálok és gyakorlati alkalmazásuk a fizikában.
11.
Térelmélet alapjai. Alapvető kölcsönhatások.
önálló
10
12.
Kvantumelektrodinamika. Standard modell. Húrelmélet. Melmélet.
önálló
10
13.
Ősrobbanás. Fekete lyukak. A világegyetem.
önálló
10
önálló
5
konzultáció alapján
5
14. 15.
A fizika jövője. Felkészítés a szóbeli vizsgára
*) A hallgató tölti ki a félévi ütemezés és saját időbeosztása alapján
Határidő *)
