TANTÁRGYI ÚTMUTATÓ ELMÉLETI FIZIKA BSc/BA alapképzés B-VI-ELMFIZ 2014/2015 tanév
Tartalomjegyzék 1. A tantárggyal kapcsolatos fontosabb adatok... 2 2. A tantárgy célkitűzése és tematikája... 2 3. A felkészülést támogató tananyagok*... 3 4. Előtanulmányi rend, előfeltételek... 4 5. Módszertani javaslat a tantárgy megtanulására... 4 6. A gyakorlattal kapcsolatos tudnivalók... 5 7. Gyakorló feladatok... 5 8. A tananyag számonkérése... 6 9. Előadások, konzultációk... 6 10. Kapcsolattartás a vezetőtanárral, hallgatótársakkal... 6 11. A tanulás javasolt ütemterve... 7 1. A tantárggyal kapcsolatos fontosabb adatok Vezetőtanár Óraszám ea gyak lab Számonkérés Kredit Intézet Képzés rövidítése Típus Dr. Berke József 30 15 Vi 4 A GA2012 N Fakultatív Dr. Berke József 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 *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: Dr. Berke József Telefon: 203-0283/1230 E-mail: berke@gdf.hu, berke64@gmail.com 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 Forma Kiadás módja Alvin Hudson - Rex Nelson: Útban a modern fizikához Nyomtatott tankönyv Dr. Bíró Gábor Dr. Szász Gábor Dr. Berke József: Hallgatói segédlet bővített előadás- ILIAS ETOR Elektronikus Nobel díjasok gyakorló teszt, ILIAS ETOR Elektronikus Fizika fogalomtár Tantárgyi útmutató Elektronikus ILIAS ETOR Internet honlap Elektronikus www.digkep.hu Kiegészítő tananyagok, segédletek:
Tananyag Forma Kiadás módja Prezentáció elektronikus ILIAS ETOR Segédletek elektronikus ILIAS ETOR és www.digkep.hu * Az elektronikus vagy nyomtatott tananyag (részletes előadás és/vagy on-line tananyag és/vagy elektronikus könyv és/vagy nyomtatott könyv) távoktatási tagozaton alkalmas az önálló tanulásra. Ajánlott szakirodalom: 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. 4. 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 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: 1. 3 óra 2. 6 óra 3. 6 óra 4. 6 óra 5. 6 óra 6. 6 óra 7. 9 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 alkalmazásuk a fizikában. Térelmélet alapjai. Alapvető kölcsönhatások. Kvantumelektrodinamika. Standard modell. Húrelmélet. M-elmélet. Ősrobbanás. Fekete lyukak. A világegyetem. 8. 3 óra A fizika jövője. Foglalkozás Időtartam Tananyag Ismétlés a Fizika I. ea. ból Hallgatói segédlet ILIAS Ea. 1019-1070 1075-1098 ILIAS Ea. ILIAS Ea. házi feladat tanulásra ford. idő Zárt - helyi - 5 óra - - 10 óra - - 10 óra - - 10 óra - 1101-1148 - 10 óra - ILIAS ea. ILIAS ea. ILIAS ea. - 10 óra - - 16 óra ZH - 4 óra - 45 óra 75 óra
b.) Távoktatási munkaformában tanulók részére: Feladat Téma, tananyagrész Feldolgozás módja Időtartam Határidő * ) 1. 2. Az Speciális elméleti fizika alapjai. relativitáselmélet. Problémák felvetése. Lorentzkoordinátatranszformáció. Gyakorlati problémák: energiára, anyaghullámra. önálló 5 önálló 8 3. Az elektronmikroszkópia alapjai. önálló 5 4. Az általános relativitáselmélet és informatikai következményei. Időutazás. 5. Legkisebb hatás elve. Lagrange-egyenletek. Transzportelmélet. 6. Kvantummechanika alapjai. Schrödinger-egyenlet és néhány alkalmazása. önálló 7 önálló 7 önálló 8 7. Atomenergetika - maghasadás és magfúziós kísérletek. önálló 7 8. Szupravezetés elmélet és gyakorlat. A CERN bemutatása. önálló 8 9. Nemlineáris rendszerek. Káoszelmélet. Kvázikristályok. önálló 7 10. Fraktálok és gyakorlati alkalmazásuk a fizikában. önálló 8 11. Térelmélet alapjai. Alapvető kölcsönhatások. önálló 10 12. Kvantumelektrodinamika. Standard modell. Húrelmélet. M- elmélet. önálló 10 13. Ősrobbanás. Fekete lyukak. A világegyetem. önálló 10 14. A fizika jövője. önálló 5 15. Felkészítés a szóbeli vizsgára konzultáció alapján 5 * ) A hallgató tölti ki a félévi ütemezés és saját időbeosztása alapján