Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Teknillisen fysiikan laitoksen kurssit lukuvuonna 2013 - 2014
PHYS-A0110 Yliopistofysiikan perusteet (TFM) (5 op)
Vastuuopettaja: Taina Kurki-Suonio; Lauri Parkkonen
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: I
Työmäärä toteutustavoittain: 40 h kontaktiopetusta (luennot, laskuharjoitukset ja
projektityö laboratoriossa), 30 h laskutehtävien omatoiminen suorittaminen, 20 h
itsenäistä opiskelua, 40 h ryhmätyötä projekteihin.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin käytyään opiskelijan tulisi osatarakentaa
matemaattinen malli yksinkertaiselle fysikaaliselle systeemille käyttäen
differentiaaliyhtälöitä sopivassa koordinaatistossa
1. soveltaa 1- ja 3-ulotteiseen liikkeeseen liittyviä käsitteitä
1. soveltaa voimiin ja voimakenttiin liittyviä käsitteitä
1. analysoida harmoonisen värähtelijän ominaisuuksia
1. selittää aaltoliikkeeseen liittyvät käsitteet
1. käyttää tietokonetta yksinkertaisten fysikaalisten ongelmien ratkaisussa.
Sisältö: Perusvuorovaikutukset, liike, voima, kentät, monen kappaleen vuorovaikutukset,
jäykän kappaleen dynamiikka, aaltoliike.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, laskuharjoitukset, projektityö.
Oppimateriaali: Mansfield and O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd edition, Wiley
2011, s. 1–158 ja 277–304
Korvaavuudet: Osia kursseista Tfy-0.1061 Fysiikka 1 (4 op) ja Tfy-0.1062 Fysiikka 2 (4
op).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0110/
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOdssa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Tarkoitettu teknillisen fysiikan ja matematiikan opiskelijoille.
PHYS-A0110 Introduktion till universitetsfysik (TFM) (5 sp)
Ansvarig lärare: Taina Kurki-Suonio; Lauri Parkkonen
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: I
Arbetsmängd: 40 h närundervisning (föreläsningar, övningar och projektarbeten), 30 h
hemarbete för övningar, 20 h självstudier, 40 h grupparbete för projektet.
1. Lärandemål: Efter kursen ska studenten kunnabygga matematiska modeller av
enkla fysikaliska system genom att tillämpa differentialekvationer i ett lämpligt
koordinatsystem
1. tillämpa begrepp relaterade till rörelser i 1 och 3 dimensioner,
1. tillämpa begrepp relaterade till krafter och kraftfält
1. analysera en harmonisk oscillator
1. explaing begrepp relaterade till vågrörelse
1. använda datorer för att lösa enkla fysik problem
Innehåll: Grundläggande växelverkan, rörelse, kraft, kraftfält, många-kropp växelverkan,
dynamik, vågrörelser.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
projektarbete.
Studiematerial: Mansfield and O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd edition, Wiley
2011, s. 1–158 ja 277–304
Ersättande prestationer: Delar av kursserna Tfy-0.1061 Physics 1 (4 cr) och Tfy-0.1062
Physics 2 (4 cr).
1
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0110/
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Utgör en del av SCI-skolans TkK-undervisning inom teknisk fysik
och matematik.
PHYS-A0110 Introduction to University Physics (TFM) (5 cr)
Responsible teacher: Taina Kurki-Suonio; Lauri Parkkonen
Status of the Course: 1st year BSc course
Teaching Period: I (Autumn)
Workload: 40 h contact teaching (lectures, exercise sessions and project work), 30 h
home work for exercises, 20 h self-study, 40 h group work for the project.
1. Learning Outcomes: After the course, students will be able tobuild mathematical
models of simple physical systems by applying differential equations in an
appropriate coordinate system
1. apply concepts related to motion in 1 and 3 dimensions,
1. apply concepts related to forces and force fields
1. analyze a harmonic oscillator
1. explaing concepts related to wave motion
1. use computers to solve simple physics problems
Content: Fundamental interactions, motion, force, force fields, many-body interactions,
dynamics, wave motion.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises and project work.
Study Material: Mansfield and O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd edition, Wiley
2011, s. 1–158 ja 277–304
Substitutes for Courses: Parts of Tfy-0.1061 Physics 1 (4 cr) and Tfy-0.1062 Physics 2
(4 cr).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0110/
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Part of SCI-school B.Sc. education in Engineering Physics and
Mathematics.
PHYS-A0120 Termodynamiikka (TFM) (5 op)
Vastuuopettaja: Kati Miettunen; Peter Liljeroth
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: II
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot ja laskuharjoitukset 24 h
Ohjattu projektityöskentely 18 h
Kotitehtävät 30 h
Itsenäistä opiskelua 20 h
Projektitöiden raportointi 40 h
1. Osaamistavoitteet: Kurssin päätyttyä opiskelijaHallitsee termodynamiikan
peruskäsitteet, joita ovat työ, lämpö, entropia, kemiallinen potentiaali ja
sisäenergia.
1. Osaa soveltaa termodynamiikan pääsääntöjä ja laskea erilaisia prosesseja ja
kiertoja.
1. Osaa tilastollisen termodynamiikan alkeet
1. Osaa lämpövoimaprosessien periaatteet energiantuotannossa ja -varastoinnissa.
1. On harjoitellut ryhmätyötaitoja ja tieteellisen raportin tekemistä.
Sisältö: Kurssilla hankitaan perustiedot fyysikon tarvitsemasta termodynamiikasta
(pääsäännöt, tasapaino, prosessit, kierrot). Oleelliset suureet ovat työ, lämpö,
2
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
sisäenergia, entropia ja kemiallinen potentiaali. Kurssilla johdatetaan myös
makroskooppisten ilmiöiden mikroskooppisen perustan (kineettinen kaasuteoria)
ymmärtämiseen.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Pakolliset laskuharjoitukset ja projektityöt,
lisätehtävät.
Oppimateriaali: Mansfield, O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd Ed. Wiley, 2011
Korvaavuudet: Tfy-0.1062 Fysiikka 2
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0120/
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Tarkoitettu teknillisen fysiikan ja matematiikan opiskelijoille.
PHYS-A0120 Termodynamik (TFM) (5 sp)
Ansvarig lärare: Kati Miettunen; Peter Liljeroth
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: II
Arbetsmängd: Föreläsningar och övningar 24 h
Projektarbete 18 h
Hemuppgifter 30 h
Självständingt arbete 20 h
Rapportering av projekten 40 h
1. Lärandemål: Färdigheter, som studeranden kan efter att ha erlagt
kursen:Bestämma grundbegrepp av termodynamik, som är arbete, värme,
entropi, kemisk potential och inre energi.
1. Tillämpa termodynamikens huvudsatser och beräkna olika processer.
1. Behandla grunder av statistisk termodynamik.
1. Behandla energiomvandlingsprocesser i energiproduktion och energilagring.
1. Har ovät grupparbete och skriva vetenskaplig rapport.
Innehåll: I kursen får man grundbegrepp av termodynamik(huvudsatser och processer).
Väsentliga storheter är arbete, värme, inre energi, entropi och kemisk potential. I kursen
inleder man till den mikroskopiska grunden (kinetiska gasteorin) av makroskopiska
fenomen.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Obligatoriska räkneövningar och
projekt, extrauppgifter.
Studiematerial: Mansfield, O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd Ed. Wiley, 2011
Ersättande prestationer: Tfy-0.1062 Fysiikka 2
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0120/
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Utgör en del av SCI-skolans TkK-undervisning inom teknisk fysik
och matematik.
PHYS-A0120 Thermodynamics (TFM) (5 cr)
Responsible teacher: Kati Miettunen; Peter Liljeroth
Status of the Course: 1st year BSc course
Teaching Period: II (Autumn)
Workload: Lectures and exercises 24 h
Instructed project work 18 h
Homework 30 h
Independent study 20 h
Reporting of project work 40 h
1. Learning Outcomes: After the course, the studentCommands the basic
3
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
concepts of thermodynamics which are work, heat, entropy, chemical potential
and internal energy.
1. Can apply the basic rules of thermodynamics and calculate different processes
and cycles.
1. Knows the basics of static thermodynamics
1. Knows the principles of thermal processes in power production and storage.
1. Has practiced group work and making of a scientific reports.
Content: In the course the basics of thermodynamics are presented (laws of
thermodynamics, balance, processes, and cycles).The essential concepts are work, heat,
internal energy, entropy and chemical potential. The microscopic background is derived
to understand macroscopic phenomena (kinetic gas theory).
Assessment Methods and Criteria: Compulsory exercises and project work, additional
exercises.
Study Material: Mansfield, O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd Ed. Wiley, 2011
Substitutes for Courses: Tfy-0.1062 Fysiikka 2
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0120/
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Part of SCI-school B.Sc. education in Engineering Physics and
Mathematics.
PHYS-A0130 Sähkömagnetismi (TFM) (5 op)
Vastuuopettaja: Matti Kaivola; Sebastiaan van Dijken
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: III
Työmäärä toteutustavoittain:
Luennot ja laskuharjoitukset 24 h
Ohjattu projektityöskentely 18 h
Kotitehtävät 30 h
Itsenäistä opiskelua 20 h
Projektitöiden raportointi 40 h
Sisältö: Kurssilla perehdytään klassiseen sähkömagnetismiin ja opitaan perusasiat sekä
ajasta riippumattomista että ajasta riippuvista sähkö- ja magneettikentistä. Keskeisiä
aihealueita ovat: staattiset sähkökentät vapaassa avaruudessa ja dielektrisissä aineissa;
sähkövirran synnyttämät magneettikentät; sähkömagneettinen induktio; magneettiset
materiaalit; Maxwellin yhtälöt ja sähkömagneettisten aaltojen eteneminen; aaltojen
käyttäytyminen rajapinnoilla; aaltojen polarisaatio; dipolin säteily. Kurssilla tehdään kaksi
projektityötä sähkömagnetismiin liittyvistä aiheista.
Oppimateriaali: Mansfield and O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd edition, Wiley
2011
Korvaavuudet: Tfy-0.1063 Fysiikka 3
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0130/
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: Suomi pääosin. Pyydettäessä suoritettavissa englanniksi.
Lisätietoja: Tarkoitettu teknillisen fysiikan ja matematiikan opiskelijoille.
PHYS-A0130 Elektromagnetism (TFM) (5 sp)
Ansvarig lärare: Matti Kaivola; Sebastiaan van Dijken
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: III
Arbetsmängd:
Föreläsningar och övningar 24 h
4
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Projektarbete 18 h
Hemuppgifter 30 h
Självständigt arbete 20 h
Rapportering av projekten 40 h
Innehåll: Kursen är en introduktion till klassisk elektromagnetism och förklarar grunderna
för både statiska och tidsberoende elektriska och magnetiska fält. Centrala teman är:
elektrostatiska fält i vacuum och dielektrisk media; magnetiska fält av elektriska
strömmar; elektromagnetisk induktion; magnetiska material; Maxwells ekvationer och
framskridning av elektromagnetiska vågor; vågbeteende vid gränsytan mellan medier;
polarisering av elektromagnetiska vågor; elektrisk dipolstrålning. Kursen inkluderar två
projektarbeten som behandlar utvalda rubriker inom elektromagnetism.
Studiematerial: Mansfield and O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd edition, Wiley
2011
Ersättande prestationer: Tfy-0.1063 Fysiikka 3
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0130/
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: Huvudsakligen på finska. Kan på begäran avläggas på engelska.
Tilläggsinformation: Utgör en del av SCI-skolans TkK-undervisning inom teknisk fysik
och matematik.
PHYS-A0130 Electromagnetism (TFM) (5 cr)
Responsible teacher: Matti Kaivola; Sebastiaan van Dijken
Status of the Course: 1st year BSc course
Teaching Period: III (Spring)
Workload:
Lectures and exercises 24 h
Instructed project work 18 h
Homework 30 h
Independent study 20 h
Reporting of project work 40 h
Content: The course provides an introduction to classical electromagnetism, explaining
the fundamentals of both static and time-varying electric and magnetic fields. The
essential topics include: electrostatic fields in free space and in dielectrics; magnetic
fields due to electric currents; electromagnetic induction; magnetic materials; Maxwell’s
equations and the propagation of electromagnetic waves; wave behavior at media
interfaces; wave polarization; dipole radiation. The course includes two project works on
specific topics of electromagnetism.
Study Material: Mansfield and O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd edition, Wiley
2011
Substitutes for Courses: Tfy-0.1063 Fysiikka 3
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0130/
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Primarily Finnish. Can be taken in English upon request.
Further Information: Part of SCI-school B.Sc. education in Engineering Physics and
Mathematics.
PHYS-A0140 Structure of Matter (TFM) (5 cr)
Responsible teacher: Adam Foster; Robin Ras
Status of the Course: 1st year BSc course
Teaching period: IV
Workload: 20 hours lectures, 20 hours practical work, 30 hours exercises, 40 hours
project work, 20 hours reading.
5
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Content: The building blocks of matter and interatomic forces, solid and liquid.
Introduction to quantum mechanics. Atomic physics. Introduction to crystal structure and
electrons in solids . Projects introduce: intermolecular forces, carbon systems, surfaces,
phase transitions.
Study Material: Mansfield and O’Sullivan, Understanding Physics, 2nd edition, Wiley
2011
Substitutes for Courses: Tfy-0.1064 Fysiikka 4
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A0140/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Further Information: Part of SCI-school B.Sc. education in Engineering Physics and
Mathematics.
PHYS-A1110 Yliopistofysiikan perusteet (SCI) (5 op)
Vastuuopettaja: Petri Salo; Jani Sainio
Kurssin asema: 1. tai 2. vuosikurssi
Opetusperiodi: II
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoitukset 5 x 4 h =20 h,
laboratoriotyöt 3 x 3 h = 9 h, luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 40 h,
laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 20 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20
h, tentti 3 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. soveltaa Newtonin lakeja kappaleen liiketilan määrittämiseen yksinkertaisissa
tilanteissa myös kolmessa ulottuvuudessa,
1. käyttää työperiaatetta ja mekaanisen energian säilymistä tehtävien
ratkaisemisessa,
1. ratkaista kappaleiden kimmoisia ja kimmottomia törmäyksiä,
1. analysoida dynamiikan tehtäviä, joissa esiintyy gravitaatio ja Coulombin voima,
1. nimetä sähköpiirin perussuureet ja -komponentit sekä soveltaa näitä
tasavirtapiirin virtojen ja jännitteiden laskemisessa.
Sisältö:
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: Yksiköt ja suureet, suuruusluokka ja dimensiot; Hiukkasen paikka, nopeus,
kiihtyvyys, liikemäärä ja pyörimismäärä; Voiman käsite, liikeyhtälö ja Newtonin lait; Työn
käsite, liike- ja potentiaalienergia sekä teho; Gravitaatio ja Coulombin voima;
Liikemäärän, pyörimismäärän, energian ja varauksen säilyminen; Jännitelähde, johdin ja
vastus tasavirtapiirissä sekä jännite, sähkövirta ja resistanssi; Ohmin laki ja Kirchhoffin
lait.
Soveltaminen: Yksinkertaisten kokeellisten mittausten suorittaminen ­­ja tulosten
analysointi; Hiukkasen kinematiikka kolmessa ulottuvuudessa; Hiukkasen dynamiikka ja
kitka, jousivoima, painovoima ja sähköstaattinen voima; Työ ja energia erilaisissa
fysikaalisissa tilanteissa; Hiukkasten törmäykset; Tasavirtapiirin jännitteen ja virran
laskeminen ja mittaaminen.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Perusvuorovaikutukset; Suhteellinen liike; Hiukkasjoukon massakeskipiste ja
hitausmomentti; Voiman momentti; Kentän käsite; Jännitteen ja virran yhteys energiaan ja
varaukseen; Potentiaali; Kondensaattori ja kapasitanssi.
Soveltaminen: Yhteys kokeellisten mittausten ja teorian välillä; Tasapainoehdot;
Harmoninen värähtelijä; Planeettaliike.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt,
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1181 Fysiikka IA tai Tfy-3.1241 Fysiikka IA.
6
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1181
Fysiikka IA tai Tfy-3.1241 Fysiikka IA ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan
peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IB, Fysiikka IIA, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1110/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion pakollinen fysiikan kurssi FY1 sekä
Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Sisältyy SCI-koulun INFO:n perusopintoihin.
PHYS-A1110 Introduktion till universitetsfysik (SCI) (5 sp)
Ansvarig lärare: Petri Salo; Jani Sainio
Kursens status: 1. eller 2. årskursen
Undervisningsperiod: II
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h, förberedelse för föreläsningar och laboratoriearbeten 40
h, lösning av räkneövningsuppgifter 20 h, repetition och förberedelse för tentamen 20 h,
tentamen 3 h.
1. Lärandemål: Efter slutförd kurs kan den studerande:utföra fysikaliska mätningar
och analysera resultaten,
1. tillämpa Newtons lagar för att bestämma ett objekts rörelsetillstånd i enkla
situationer även tredimensionellt,
1. använda arbetsprincipen och bevarande av mekanisk energi för att lösa
uppgifter,
1. lösa elastiska och oelastiska kollisioner mellan kroppar,
1. analysera sådana uppgifter inom dynamiken där gravitation och Coulomb kraften
förekommer,
1. nämna grundstorheterna och grundkomponenterna i en strömkrets samt tillämpa
dem vid beräkningen av elektriska strömmar och spänningar i likströmskretsar.
Innehåll:
Alltid nödvändigt innehåll:
Kunskaper: Enheter och storheter, storleksklass och dimensioner; Partikelns position,
hastighet, acceleration, rörelsemängd och rörelsemängdsmoment; Begreppet kraft,
rörelseekvationer och Newtons lagar; Begreppet arbete, rörelse- och potentialenergi samt
effekt; Gravitationskraften och Coulomb kraften; Bevarande av rörelsemängd,
rörelsemängdsmoment, energi och laddning; Spänningskälla, ledare och motstånd i en
likströmskrets samt spänning, elektrisk ström och resistans; Ohms lag och Kirchhoffs
lagar.
Tillämpning: Utförande av enkla experimentella mätningar och analysering av resultaten;
Partiklars kinematik i tre dimensioner; Partiklars dynamik och friktion, elastisk kraft,
tyngdkraft och elektrostatisk kraft; Arbete och energi i olika fysikaliska lägen;
Partikelkollisioner; Beräkning och mätning av spänning och elektrisk ström i en
likströmskrets.
Nödvändigt och kompletterande innehåll:
Kunskaper: Grundläggande växelverkan; Relativ rörelse; Massmedelpunkt och
tröghetsmoment; Kraftmoment; Begreppet fält; Spänningen och strömmen i relation till
energi och laddning; Potential; Kondensatorer och kapacitans.
Tillämpning: Relationen mellan experimentella mätningar och teori; Jämviktsvillkoren;
Harmonisk oscillator; Planeters rörelse.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten, tentamen.
Studiematerial: Boken meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1181 Fysik IA eller Tfy-3.1241
Fysik IA.
7
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1181
Fysik IA eller Tfy-3.1241 Fysik IA och den andra vilken grundkurs i fysik som helst
(Tfy-3.1xxx Fysik IB, Fysik IIA, Fysik IIB eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1110/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets obligatoriska kurs i fysik FY1
samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Ingår i SCI-högskolans INFO-grundstudier.
PHYS-A1110 Introduction to University Physics (SCI) (5 cr)
Responsible teacher: Petri Salo; Jani Sainio
Status of the Course: 1. or 2. year
Teaching Period: II
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h, preparing for the lectures and laboratory exercises 40 h, solving the home
exercises 20 h, reflection and preparing for the exam 20 h, exam 3 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. apply Newton’s laws to determine the state of motion of an object in simple cases
also in three dimensions,
1. use the work-energy principle and conservation of mechanical energy to solve
problems,
1. solve elastic and inelastic collisions for objects,
1. analyze dynamical problems that include gravitation and Coulomb’s force,
1. name the basic quantities and components in an electric circuit and apply these
to solve the currents and voltages in direct-current circuits.
Content:
Always necessary material:
Knowing: Units and quantities, order of magnitude and dimensions; Position, velocity,
acceleration, momentum and angular momentum of a particle; Concept of force, equation
of motion and Newton’s laws; Concept of work, kinetic and potential energy and power;
Gravitation and Coulomb’s force; Conservation of momentum, angular momentum,
energy and charge; Voltage source, conducting wire and resistor in DC circuits and
voltage, electric current and resistance; Ohm’s law and Kirchhoff’s laws.
Applying: Performing simple measurements and analyzing the results; Kinematics of a
particle in three dimensions; Dynamics of a particle and friction, spring force, gravitational
force and electrostatic force; Work and energy in different physical situations; Collisions
of particles; Calculating and measuring voltage and current in DC circuits.
Complementary material:
Knowing: Fundamental interactions; Relative motion; Center of mass and moment of
inertia for a system of particles; Torque; Concept of field; Relationship of voltage and
current to energy and charge; Potential; Capacitor and capacitance.
Applying: Connection between measurement and theory; Equilibrium conditions;
Harmonic oscillator; Planetary motion.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1181 Physics IA or
Tfy-3.1241 Physics IA.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1181 Physics
IA or Tfy-3.1241 Physics IA and the other one is any of the basic physics courses
(Tfy-3.1xxx Physics IB, Physics IIA, Physics IIB or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1110/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in the Finnish upper secondary school,
8
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
courses FY1 from the Finnish upper secondary school when applicable and Differential
and Integral Calculus 1 or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Included in the basic studies of INFO program of School of
Science.
PHYS-A1130 Sähkömagnetismi (SCI) (5 op)
Vastuuopettaja: Petri Salo; Jani Sainio
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: III
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoitukset 5 x 4 h =20 h,
laboratoriotyöt 3 x 3 h = 9 h, luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 40 h,
laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 20 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20
h, tentti 3 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. laskea varausjakauman aiheuttaman sähkökentän ja potentiaalieron
yksinkertaisissa geometrioissa,
1. laskea sähkövirran aiheuttaman magneettikentän ja varattuun hiukkaseen tai
virtajohtimeen kohdistuvan voiman magneettikentässä,
1. määrittää induktiojännitteen sekä indusoituneen sähkökentän,
1. määrittää virrat, jännitteet ja tehot vaihtovirtapiireissä,
1. tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn aaltoliikkeenä eteneviksi sähkö- ja
magneettikentiksi.
Sisältö:
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: ­Sähkökentän ja magneettikentän vektoriluonne, vuointegraalin ja
viivaintegraalin käsitteet; Gaussin laki; Potentiaaliero; Sähkö- ja magneettikentän energia;
Kapasitanssi; Eristeet ja permittiivisyys; Magneettinen voima ja Amperen laki; Faradayn
induktiolaki, Lenzin laki ja induktanssi; Värähtelypiirit, pakkovärähtelijä, vaihe-ero ja
resonanssi; Maxwellin yhtälöt, sähkömagneettinen aaltoliike ja intensiteetti.
Soveltaminen: Symmetrisen varausjakauman sähkökenttä Gaussin lain avulla,
potentiaaliero sähkökentän avulla; Magneettikenttä Amperen lain avulla, virtajohtimeen tai
varaukseen kohdistuva voima(vektori) magneettikentässä; Johdinsilmukkaan indusoitunut
jännite; Virta ja jännite kondensaattorille ja kelalle tasa- ja vaihtovirtapiirissä,
resonanssitaajuus; Sähkö- ja magneettikenttien lausekkeet sähkömagneettiselle aallolle.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Superpositioperiaate sähkö- ja magneettikentälle; Sähkökentän ja
magneettikentän energiatiheys; Sähkökenttä ja varauksen jakautuminen johteessa,
tasapotentiaalipinnat; Biot-Savartin laki ja liikkuva varaus magneettikentän aiheuttajana;
Indusoitunut sähkökenttä; Aikavakio ja tehokerroin; Kenttämuutosvirta;
Sähkömagneettisen aaltoyhtälön johtaminen; Poyntingin vektori; Säteilypaine;
Polarisaatio.
Soveltaminen: Jatkuvan varausjakauman sähkökenttä, sähkökenttä potentiaalin
avulla; Magneettikenttä käyttäen Biot-Savartin lakia; Hetkellinen virta RC-ja RL-piirissä,
teho vaihtovirtapiirissä.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt,
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1193 Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1193
Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan
peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
9
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1130/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssi FY3, FY4, FY5, FY6 ja
FY7 soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Sisältyy SCI-koulun TIK:n ja TUTA:n perusopintoihin. Vastaavat kurssit
PHYS-A3130 Sähkömagnetismi ja Phys-A5130 Elektromagnetism.
PHYS-A1130 Elektromagnetism (SCI) (5 sp)
Ansvarig lärare: Petri Salo; Jani Sainio
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: III
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h, förberedelse för föreläsningar och laboratoriearbeten 40
h, lösning av räkneövningsuppgifter 20 h, repetition och förberedelse för tentamen 20 h,
tentamen 3 h.
1. Lärandemål: Efter slutförd kurs kan den studerande:utföra fysikaliska mätningar
och analysera resultaten,
1. bestämma elfältet och potentialen för enkla laddningsfördelningar,
1. bestämma magnetfältet kring en elektrisk ström och kraften på en laddning och
en strömledare i ett magnetfält,
1. bestämma induktionsspänningen och inducerade elfält,
1. bestämma strömmar, spänningar och effekter i växelströmskretsar,
1. förstå sambandet mellan elektromagnetisk strålning och vågor av el- och
magnetfält.
Innehåll:
Alltid nödvändigt innehåll:
Kunskaper : Vektornaturen hos det elektriska och magnetiska fältet, flödesintegraler och
linjeintegraler av fält; Gauss lag; Elektrisk potential; Energin i el- och magnetfält;
Kapacitans; Isolatorer och permittivitet; Magnetisk kraft och Ampereslag; Faradays
induktionslag och inducerade elektriska fält; Induktans; Oscillationskretsar, fasskillnad
och resonans; Maxwells ekvationer, elektromagnetisk vågrörelse och intensitet.
Tillämpning : Elfältet i och kring en symmetrisk laddningsfördelning med hjälp av Gauss
lag, sambandet mellan potentialskillnad och elektriskt fält; Magnetfält med hjälp av
Amperes lag, magnetisk kraft; Den inducerade spänningen i en strömslinga; Strömmen
och spänningen för en kondensator och en spole i lik- och växelströmskretsar, resonans;
El- och magnetfält för elektromagnetiska vågor.
Nödvändigt och kompletterande innehåll:
Kunskaper: Superpositionsprincipen för el- och magnetfält; Energidensiteten i el- och
magnetfält; Elektriska fält och fördelningen av laddning i ledare, ekvipotentialytor;
Biot-Savarts lag; Härledning av vågekvationen för elektromagnetiska vågor; Poynting
vektorn; Strålningstryck; Polarisation.
Tillämpning: Magnetfältet med hjälp av Biot-Savarts lag; Momentana strömmen i RC- och
RL-kretsar, effekt i växelströmskretsar.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten, tentamen.
Studiematerial: Boken meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1193 Fysik IIA eller Tfy-3.1253
Fysik IIA.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1193
Fysik IIA eller Tfy-3.1253 Fysik IIA och den andra vilken grundkurs i fysik som helst
(Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IB, Fysik IIB eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1130/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY3,
10
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
FY4, FY5, FY6 och FY7, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande
kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Ingår i SCI-högskolans TIK- och TUTA-grundstudier. Motsvarande
kurser PHYS-A3130 Elektromagnetism och Phys-A5130 elektromagnetism.
PHYS-A1130 Electromagnetism (SCI) (5 cr)
Responsible teacher: Petri Salo; Jani Sainio
Status of the Course: 1. year
Teaching Period: III
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h, preparing for the lectures and laboratory exercises 40 h, solving the home
exercises 20 h, reflection and preparing for the exam 20 h, exam 3 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. calculate the electric field and potential for a charge distribution in a simple
geometry,
1. calculate the magnetic field caused by an electric current and the force acting on
a charged particle and a current carrying wire in a magnetic field,
1. determine the induced emf and the induced electric field,
1. determine currents, potentials and powers in alternating-current circuits,
1. recognize electromagnetic radiation as a propagating wave of electric and
magnetic fields.
Content:
Always necessary material:
Knowing: Vector nature of electric and magnetic field, flux and line integral; Gauss’ law;
Potential difference; Energy of electric and magnetic field; Capacitance; Dielectrics and
permittivity; Magnetic force and Ampere’s law; Faraday’s law of induction, Lenz’s law and
inductance; Oscillating circuits, forced oscillator, phase difference and resonance;
Maxwell’s equations, electromagnetic wave and intensity.
Applying: Electric field of a symmetric charge distribution using Gauss’ law, potential
difference using electric field; Magnetic field using Ampere’s law, (vector) force acting on
a current carrying wire or a charge in magnetic field; Induced emf in a current loop;
Current and voltage for a capacitor and coil in DC and AC circuits, resonance frequency;
Expressions of electric and magnetic field in electromagnetic wave.
Complementary material:
Knowing: Superposition principle for electric and magnetic field; Energy density of electric
and magnetic field, Electric field and charge distribution in a conductor, equipotential
surfaces; Biot-Savart law and moving charge as a source of magnetic field; Induced
electric field; Time constant and power factor; Displacement current; Deriving
electromagnetic wave equation; Poynting vector; Radiation pressure; Polarization.
Applying: Electric field for continuous charge distribution, electric field from potential;
Magnetic field using Biot-Savart law; Momentary current in RC- and RL-circuits, power in
AC circuit.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1193 Physics IIA or
Tfy-3.1253 Physics IIA.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1193 Physics
IIA or Tfy-3.1253 Physics IIA and the other one is any of the basic physics courses
(Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics IB, Physics IIB or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1130/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in the Finnish upper secondary school,
11
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
courses FY3, FY4, FY5, FY6 and FY7 from the Finnish upper secondary school when
applicable and Differential and Integral Calculus 1 or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Included in the basic studies of TIK and TUTA programs of School
of Science. Corresponding courses PHYS-A3130 Electromagnetism and Phys-A5130
electromagnetism.
PHYS-A1140 Aineen rakenne (SCI) (5 op)
Vastuuopettaja: Petri Salo; Jani Sainio
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: IV
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoitukset 5 x 4 h =20 h,
laboratoriotyöt 3 x 3 h = 9 h, luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 40 h,
laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 20 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20
h, tentti 3 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. selittää valon interferenssi- ja diffraktiokuvioiden intensiteettijakauman
muodostumisen,
1. ratkaista yksinkertaisia kvanttimekaanisia systeemejä Schrödingerin yhtälön
avulla,
1. tunnistaa atomien ja kiinteän aineen ominaisuuksia pohjautuen
kvanttimekaniikkaan,
1. kertoa suppean suhteellisuusteorian perustan sekä vaikutuksen fysikaalisiin
suureisiin,
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.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt,
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1194 Fysiikka IIB tai Tfy-3.1254 Fysiikka IIB.
12
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1194
Fysiikka IIB tai Tfy-3.1254 Fysiikka IIB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan
peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIA tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1140/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssi FY3, FY4, FY5, FY6, FY7
ja FY8 soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Sisältyy SCI-koulun TIK:n ja TUTA:n perusopintoihin. Vastaavat kurssit
PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM) ja PHYS-A5140 Materiens struktur.
PHYS-A1140 Materiens struktur (SCI) (5 sp)
Ansvarig lärare: Petri Salo; Jani Sainio
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: IV
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h, förberedelse för föreläsningar och laboratoriearbeten 40
h, lösning av räkneövningsuppgifter 20 h, repetition och förberedelse för tentamen 20 h,
tentamen 3 h.
1. Lärandemål: Efter slutförd kurs kan den studerande:utföra fysikaliska mätningar
och analysera resultaten,
1. förklara hur intensitetsdistributionen för ljusets interferens- och
diffraktionsmönster uppstår,
1. lösa enkla kvantmekaniska system med hjälp av Schrödinger ekvationen,
1. koppla ihop egenskaper hos atomer och fast materia med kvantmekaniken,
1. förstå grunderna bakom den speciella relativitetsteorin och hur dessa inverkar på
fysikaliska storheter,
1. beskriva de centrala fysikaliska fenomenen relaterade till kärnfysik och
radioaktivitet.
Innehåll:
Alltid nödvändigt innehåll:
Kunskaper: Interferens, diffraktion och röntgendiffraktion; Schrödinger ekvationen,
sannolikhetsbegreppet inom kvantmekaniken, Heisenbergs osäkerhetsrelation,
partikel-våg dualismen och fotonen; Kvanttalen, Pauliprincipen, periodiska systemet och
spin; Strukturen för fast materia, bindningar och energibandsstrukturen; Speciella
relativitetsteorin: relativitetsprincipen och ljusets hastighet i vakuum; Radioaktivitet och
sönderfallslagen, kärnreaktioner och bindningsenergi.
Tillämpning: Interferens och diffraktion i en dubbelspalt, i ett gitter och i ett tunt skikt; En
partikel i en potentialgrop, diskreta energispektra och nollpunktsenergi; Spridning av en
partikel från en potentialmur och tunnelering; Emissions- och absorptiospektra för atomer;
Ledare, halvledare och isolatorer; Partikelns vilomassa och relativistiska energi; Fusion
och fission.
Nödvändigt och kompletterande innehåll:
Kunskaper: Svartkroppsstrålning, fotoelektriska effekten, Compton effekten, väteatomen;
Magnetiska egenskaper hos materia; Strömledning i metaller och halvledare; Den
speciella relativitetsteorin: tidens, platsens och samtidighetens relativitet, relativistisk
energi och rörelsemängd samt Lorentstransformationen; Olika typer av radioaktiv
strålning.
Tillämpning: Intensitetsdistributionen för interferens- och diffraktionsmönster; Den
kvantmekaniska harmoniska oscillatorn; Vibrationsspektret för en molekyl; Laserns
funktion; Halvledartransistorn; Den joniserande strålningens biologiska effekter och
strålskydd.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten, tentamen.
13
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Studiematerial: Boken meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1194 Fysik IIB eller Tfy-3.1254
Fysik IIB.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1194
Fysik IIB eller Tfy-3.1254 Fysik IIB och den andra vilken grundkurs i fysik som helst
(Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IB, Fysik IIA eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1140/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY3,
FY4, FY5, FY6, FY7 och FY8, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande
kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Ingår i SCI-högskolans TIK- och TUTA-grundstudier. Motsvarande
kurser PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM) och PHYS-A5140 Materiens struktur.
PHYS-A1140 Structure of Matter (SCI) (5 cr)
Responsible teacher: Petri Salo; Jani Sainio
Status of the Course: 1st year
Teaching Period: IV
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h, preparing for the lectures and laboratory exercises 40 h, solving the home
exercises 20 h, reflection and preparing for the exam 20 h, exam 3 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. explain how interference and diffraction patterns are formed,
1. solve simple quantum mechanical systems using the Schrödinger equation,
1. identify atomic and solid state properties based on quantum mechanics,
1. explain the special theory of relativity and how it affects physical quantities,
1. explain the main processes causing radioactivity.
Content:
Always necessary material:
Knowing: Interference and diffraction, X-ray diffraction; Schrödinger equation, probability
in quantum mechanics , Heisenberg uncertainty principle, wave-particle dualism and
photon; Quantum numbers, Paul’s exclusion principle, periodic table of elements and
spin; Solid state structure, bond types and band structure; Special theory of relativity:
relativity and the speed of light; Radioactivity and decay law, nuclear reactions and
binding energy.
Applying: Interference and diffraction in double slit, grid and thin film; Particle in potential
well, discrete energy spectra and zero point energy; Scattering from potential wall and
tunneling; Emission and absorption spectra; Conductors, semiconductors and insulators;
Rest mass and relativistic energy; Fusion and fission.
Complementary material:
Knowing: Black body radiation, photoelectric effect, Compton scattering, hydrogen atom;
Magnetic properties of matter; Electric conduction in metals and semiconductors; Special
theory of relativity: relativity of time, place and simultaneity, relativistic energy and
momentum, Lorentz-transformation; Types of radioactive radiation.
Applying: Intensity distribution in interference and diffraction patterns; Quantum
mechanical oscillator; Molecular vibration spectrum; The principle of Laser;
Semiconductor components; Ionizing radiation, its biological effects and protection.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1194 Physics IIB or
Tfy-3.1254 Physics IIB.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1194 Physics
14
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
IIB or Tfy-3.1254 Physics IIB and the other one is any of the basic physics courses
(Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics IB, Physics IIA or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A1140/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in the Finnish upper secondary school,
courses FY3, FY4, FY5, FY6, FY7, and FY8 from the Finnish upper secondary school
when applicable and Differential and Integral Calculus 1 or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Included in the basic studies of TIK and TUTA programs of School
of Science. Corresponding courses PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM) and
PHYS-A5140 Materiens struktur.
PHYS-A2120 Termodynamiikka (CHEM) (5 op)
Vastuuopettaja: Jouko Lahtinen; Jani Sainio
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: III
Työmäärä toteutustavoittain: Luentoja 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoituksia 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriotöitä 3 x 3 h = 9 h luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 40 h,
laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 20 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20
h, tentti 3 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. ratkaista nesteiden virtauksia jatkuvuusyhtälön ja Bernoullin yhtälön avulla,
1. ratkaista elastisen kappaleen lämpövenymiä ja -jännityksiä sekä paineen
aiheuttamia elastisia muodonmuutoksia,
1. soveltaa termodynamiikan pääsääntöjä termodynaamisiin prosesseihin,
1. selittää kineettisen kaasuteorian ja ideaalikaasun tilanyhtälön yhteyden,
1. analysoida termodynaamisia kiertokoneita ja laskea näiden hyötysuhteen sekä
käyttöpaineen, -lämpötilan ja -tilavuuden.
Sisältö:
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: Peruskäsitteet: paine, tilavuus, työ, lämpötila, lämpö, lämpökapasiteetti,
sisäenergia, entalpia, entropia, jännitys, venymä ja kimmokerroin; Lämmön johtuminen,
Fourierin laki; Ideaalikaasun tilanyhtälö, molaariset ominaislämpökapasiteetit; Kineettinen
kaasuteoria, Maxwellin vauhtijakauma, ekvipartitioteoreema kaasuille; Termodynamiikan
pääsäännöt; Termodynaamiset prosessit pV-tasossa; Kiertokoneet: lämpövoimakone,
jäähdytyskone ja lämpöpumppu; Bernoullin yhtälö ja jatkuvuusyhtälö.
Soveltaminen: Lämmön johtuminen eri aineissa; Kaasun tila tilanyhtälön avulla;
Termodynaamisen prosessin tekemä työ ja ottama lämpö; Kiertokoneen ottama lämpö,
tekemä työ ja hyötysuhde; Sauvan venymä ja jännitys voiman vaikuttaessa;
Pyörteettömän, kokoonpuristumattoman ja kitkattoman virtauksen nopeus ja paine.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Muut kuin ideaalikaasun tilanyhtälöt; Dulongin ja Petitin laki; Prosessit
muissa kuin pV-tasossa; Ei-reversiibelit prosessit; Diffuusio; Lämpövenymä ja -jännitys;
Paine pallosymmetrisenä jännityksenä, noste.
Soveltaminen: Todennäköisin ja keskimääräinen kaasumolekyylin vauhti Maxwellin
vauhtijakaumasta; Kiertokoneen tehollinen keskipaine ja puristussuhde; Lämpö, työ ja
hyötysuhde muissa kuin Otto-syklillä toimivissa lämpövoimakoneissa; Sauvan venymä ja
jännitys lämpötilan muuttuessa.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, harjoitukset, laboratoriotyöt ja
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1182 Fysiikka IB tai Tfy-3.1242 Fysiikka IB.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1182
15
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Fysiikka IB tai Tfy-3.1242 Fysiikka IB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan
peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IIA, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A2120/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY2, FY3, FY4 ja FY5
soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Sisältyy CHEM-koulun perusopintoihin. Vastaavat kurssit PHYS-A3120
Termodynamiikka (ENG) ja PHYS-A5120 Termodynamik.
PHYS-A2120 Termodynamik (CHEM) (5 sp)
Ansvarig lärare: Jouko Lahtinen; Jani Sainio
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: III
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h, förberedelse för föreläsningar och laboratoriearbeten 40
h, lösning av räkneövningsuppgifter 20 h, repetition och förberedelse för tentamen 20 h,
tentamen 3 h.
1. Lärandemål: Efter slutförd kurs kan den studerande:utföra fysikaliska mätningar
och analysera resultaten,
1. behandla vätskeströmmar med hjälp av kontinuitetsekvationen och Bernoullis
ekvation,
1. behandla värmeutvidgning av elastiska kroppar, samt elastiska deformationer
orsakade av vätsketryck och mekaniskt tryck,
1. tillämpa termodynamikens huvudsatser på termodynamiska processer,
1. förklara sambandet mellan den kinetiska gasteorin och idealgasens
tillståndsekvation,
1. bestämma verkningsgraden och effektivitetsfaktorer för cykliska termodynamiska
processer och analysera förändringar i tillståndsvariabler under processerna.
Innehåll:
Alltid nödvändigt innehåll:
Kunskaper : Grundbegrepp: tryck, volym, temperatur, inreenergi, entalpi, entropi, värme,
termodynamiskt arbete, värmekapacitet, spänning, elasticitetsmodulen; Värmeledning;
Idealgasens tillståndsekvation;
Kinetisk gasteori och ekvipartitionsprincipen; Maxwell hastighetsfördelning;
Termodynamikens huvudsatser; Termodynamiska processer i pV-diagrammet; Cykliska
processer: värmekraftmaskiner, kylmaskiner, värmepumpar; Bernoullis ekvation och
kontinuitetsekvationen.
Tillämpning : Ledning av värme i olika ämnen; Tillståndet i en gas med hjälp av
tillståndsekvationen; Förändringen i inreenergi i ett system och den mottagna värmen och
det gjorda arbetet för systemet i termodynamiska processer och cykliska processer; En
stavs töjning och kompression p.g.a. tryck, spänning och temperaturväxlingar;
Strömningshastigheten och trycket i en okomprimerbar vätska utan virvlar.
Nödvändigt och kompletterande innehåll:
Kunskaper : Andra tillståndsekvationer än idealgaslagen; Dulong och Petits lag;
Processer i andra diagram än pV-diagram; Diffusion.
Tillämpning : Medelfarten och den mest sannolika farten från Maxwells
hastighetsfördelning; Kompressionsförhållandet i en värmekraftmaskin.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten, tentamen.
Studiematerial: Boken meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1182 Fysik IB eller Tfy-3.1242
Fysik IB.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1182
16
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Fysik IB eller Tfy-3.1242 Fysik IB och den andra vilken grundkurs i fysik som helst
(Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IIA, Fysik IIB eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A2120/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY2,
FY3, FY4, FY5, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: i WebOodi
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Ingår i CHEM-högskolans grundstudier. Motsvarande kurser
PHYS-A3120 Termodynamiikka (ENG) och PHYS-A5120 Termodynamik.
PHYS-A2120 Thermodynamics (CHEM) (5 cr)
Responsible teacher: Jouko Lahtinen; Jani Sainio
Status of the Course: 1st year
Teaching Period: III
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. solve problems with continuity equation and Bernoulli’s equation
1. solve stress and strain including thermal stress
1. apply the Laws of Thermodynamics in thermodynamical processes
1. explain the connection between kinetic gas theory and ideal gas equation
1. analyze engines using cyclic processes
Content:
Always necessary material:
Knowing: Basic concepts: pressure, volume, work, temperature, heat, specific heat,
internal energy, enthalpy, entropy, stress, strain and elastic modulus; Conduction of heat,
Fouriers law; equation of state for ideal gas , molar heat capacities; Kinetic gas theory ,
Maxwell distribution, equipartition of energy ; Laws of thermodynamics ; Thermodynamic
processes in pV-graph; Cyclic engines: heat engine, refrigerator and heat pump;
Bernoulli’s equation and continuity equation.
Applying: Heat conduction in different materials; State of the gas using the equation of
state; Work and heat in a thermodynamic process; Heat, work and efficiency in cyclic
process; Strain and stress due to a force; Flow speed and pressure in laminar
incompressible fluid.
Complementary material:
Knowing: Other equations of state; Dulong - Petit law; other than pV-diagrams;
Irreversible processes; Diffusion; Thermal stress and strain; Pressure as bulk stress,
Buoyancy.
Applying: Average and most Average speed and rms-speed in Maxwell’s distribution;
Compression ratio in heat engine; Heat, work and efficiency in other that Otto-cycle;
Stress and strain as a function of temperature.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1182 Physics IB or
Tfy-3.1242 Physics IB.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1182 Physics
IB or Tfy-3.1242 Physics IB and the other one is any of the basic physics courses
(Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics IIA, Physics IIB or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A2120/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in high school, courses FY3, FY4, and
FY5 from the Finnish high school when applicable and Differential and Integral Calculus 1
or equivalent.
Grading Scale: 0-5
17
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Registration for Courses: Using WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Included in the basic studies of School of Chemical Technology.
Corresponding courses PHYS-A3120 Termodynamiikka (ENG) and PHYS-A5120
Termodynamik.
PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM) (5 op)
Vastuuopettaja: Jouko Lahtinen; Jani Sainio
Kurssin asema: 2. vuosikurssi
Opetusperiodi: I - II (Luennoidaan ensimmäisen kerran syksyllä 2014.)
Työmäärä toteutustavoittain: Luentoja 11 x 2 h = 22 h, laskuharjoituksia 11 x 2 h =22 h,
laboratoriotöitä 3 x 3 h = 9 h, luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 40 h,
laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 20 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20
h, tentti 3 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. selittää valon interferenssi- ja diffraktiokuvioiden intensiteettijakauman
muodostumisen,
1. ratkaista yksinkertaisia kvanttimekaanisia systeemejä Schrödingerin yhtälön
avulla,
1. tunnistaa atomien ja kiinteän aineen ominaisuuksia pohjautuen
kvanttimekaniikkaan,
1. kertoa suppean suhteellisuusteorian perustan sekä vaikutuksen fysikaalisiin
suureisiin,
1. 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.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, harjoitukset, laboratoriotyöt ja
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1194 Fysiikka IIB tai Tfy-3.1254 Fysiikka IIB.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1194
Fysiikka IIB tai Tfy-3.1254 Fysiikka IIB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan
18
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIA tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A2140/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY3, FY4, FY5, FY6,
FY7 ja FY8 soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Sisältyy CHEM-koulun perusopintoihin. Vastaavat kurssit PHYS-A1140
Aineen rakenne (SCI) ja PHYS-A5140 Materiens struktur.
PHYS-A2140 Materiens struktur (CHEM) (5 sp)
Ansvarig lärare: Jouko Lahtinen; Jani Sainio
Kursens status: 2. årskursen
Undervisningsperiod: I - II (Föreläses för första gången hösten 2014.)
Arbetsmängd: 11 x 2 h = 22 h, räkneövningar 11 x 2 h = 22 h, laboratoriearbeten 3 x 3 h
= 9 h, förberedelse för föreläsningar och laboratoriearbeten 40 h, lösning av
räkneövningsuppgifter 20 h, repetition och förberedelse för tentamen 20 h, tentamen 3 h.
1. Lärandemål: Efter slutförd kurs kan den studerande:utföra fysikaliska mätningar
och analysera resultaten,
1. förklara hur intensitetsdistributionen för ljusets interferens- och
diffraktionsmönster uppstår,
1. lösa enkla kvantmekaniska system med hjälp av Schrödinger ekvationen,
1. koppla ihop egenskaper hos atomer och fast materia med kvantmekaniken,
1. förstå grunderna bakom den speciella relativitetsteorin och hur dessa inverkar på
fysikaliska storheter,
1. beskriva de centrala fysikaliska fenomenen relaterade till kärnfysik och
radioaktivitet.
Innehåll:
Alltid nödvändigt innehåll:
Kunskaper: Interferens, diffraktion och röntgendiffraktion; Schrödinger ekvationen,
sannolikhetsbegreppet inom kvantmekaniken, Heisenbergs osäkerhetsrelation,
partikel-våg dualismen och fotonen; Kvanttalen, Pauliprincipen, periodiska systemet och
spin; Strukturen för fast materia, bindningar och energibandsstrukturen; Speciella
relativitetsteorin: relativitetsprincipen och ljusets hastighet i vakuum; Radioaktivitet och
sönderfallslagen, kärnreaktioner och bindningsenergi.
Tillämpning: Diffraktion i en spalt, interferens och diffraktion i en dubbelspalt, i ett gitter
och i ett tunt skikt; En partikel i en potentialgrop, diskreta energispektra och
nollpunktsenergi; Spridning av en partikel från en potentialmur och tunnelering;
Emissions- och absorptiospektra för atomer; Ledare, halvledare och isolatorer; Partikelns
vilomassa och relativistiska energi; Fusion och fission.
Nödvändigt och kompletterande innehåll:
Kunskaper: Svartkroppsstrålning, fotoelektriska effekten, Compton effekten, väteatomen;
Magnetiska egenskaper hos materia; Strömledning i metaller och halvledare; Den
speciella relativitetsteorin: tidens, platsens och samtidighetens relativitet, relativistisk
energi och rörelsemängd samt Lorentstransformationen; Olika typer av radioaktiv
strålning.
Tillämpning: Intensitetsdistributionen för interferens- och diffraktionsmönster; Den
kvantmekaniska harmoniska oscillatorn; Vibrationsspektret för en molekyl; Laserns
funktion; Halvledartransistorn; Den joniserande strålningens biologiska effekter och
strålskydd.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten, tentamen.
Studiematerial: Boken meddelas senare
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1194 Fysik IIB eller Tfy-3.1254
Fysik IIB.
19
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1194
Fysik IIB eller Tfy-3.1254 Fysik IIB och den andra vilken grundkurs i fysik som helst
(Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IB, Fysik IIA eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A2140/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY3,
FY4, FY5, FY6, FY7 och FY8, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande
kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: i WebOodi
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Ingår i CHEM-högskolans grundstudier. Motsvarande kurser
PHYS-A1140 Aineen rakenne (SCI) och PHYS-A5140 Materiens struktur.
PHYS-A2140 Structure of Matter (CHEM) (5 cr)
Responsible teacher: Jouko Lahtinen; Jani Sainio
Status of the Course: 2nd year
Teaching Period: I - II (First realization Autumn 2014.)
Workload: 11 x 2 h = 22 h, exercise sessions 11 x 2 h =22 h, laboratory exercises 3 x 3 h
= 9 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. explain how interference and diffraction patterns are formed
1. solve simple quantum mechanical systems using the Schrödinger equation
1. identify atomic and solid state properties based on quantum mechanics
1. explain the special theory of relativity and how it affects physical quantities
1. explain the main processes causing radioactivity
Content:
Always necessary material:
Knowing: Interference and diffraction, X-ray diffraction; Schrödinger equation, probability
in quantum mechanics , Heisenberg uncertainty principle, wave-particle dualism and
photon; Quantum numbers, Paul’s exclusion principle, periodic table of elements and
spin; Solid state structure, bond types and band structure; special theory of relativity:
relativity and the speed of light; Radioactivity and decay law, nuclear reactions and
binding energy.
Applying: Interference and diffraction in double slit, grid and thin film; Particle in potential
well, discrete energy spectra and zero point energy; Scattering from potential wall and
tunneling; Emission and adsorption spectra; Conductors, semiconductors and insulators;
rest mass and relativistic energy; Fusion and fission.
Complementary material:
Knowing: Black body radiation, photoelectric effect, Compton scattering, hydrogen atom;
Magnetic properties of matter; Electric conduction in metals and semiconductors; special
theory of relativity: relativity of time, place and simultaneity, relativistic energy and
momentum, Lorentz-transformation; Types of radioactive radiation.
Applying: Intensity distribution in interference and diffraction patterns; Quantum
mechanical oscillator; Molecular vibration spectrum; The principle of Laser;
Semiconductor components; Ionizing radiation, its biological effects and protection.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1194 Physics IIB or
Tfy-3.1254 Physics IIB.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1194 Physics
IIB or Tfy-3.1254 Physics IIB and the other one is any of the basic physics courses
(Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics IB, Physics IIA or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A2140/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in high school, courses FY3, FY4, FY5,
20
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
FY6, FY7, and FY8 from the Finnish high school when applicable and Differential and
Integral Calculus 1 or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Using WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Included in the basic studies of School of Chemical Technology.
Corresponding courses PHYS-A1140 Aineen rakenne (SCI) and PHYS-A5140 Materiens
struktur.
PHYS-A3120 Termodynamiikka (ENG) (5 op)
Vastuuopettaja: Jani Sainio; Ville Havu
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: III
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoitukset 5 x 4 h =20 h,
laboratoriotyöt 3 x 3 h = 9 h, luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 30 h,
laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 30 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20
h, tentti 3 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. ratkaista nesteiden virtauksia jatkuvuusyhtälön ja Bernoullin yhtälön avulla,
1. ratkaista elastisen kappaleen lämpövenymiä ja -jännityksiä sekä paineen
aiheuttamia elastisia muodonmuutoksia,
1. soveltaa termodynamiikan pääsääntöjä termodynaamisiin prosesseihin,
1. selittää kineettisen kaasuteorian ja ideaalikaasun tilanyhtälön yhteyden,
1. analysoida termodynaamisia kiertokoneita ja laskea näiden hyötysuhteen sekä
käyttöpaineen, -lämpötilan ja -tilavuuden.
Sisältö:
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: Peruskäsitteet: paine, tilavuus, lämpötila, sisäenergia, entalpia, entropia sekä
lämpö, työ ja lämpökapasiteetti sekä jännitys, venymä ja kimmokerroin; Lämmön
johtuminen, Fourierin laki; Ideaalikaasun tilanyhtälö, molaarinen ominaislämpökapasiteetti
ja adiabaattivakio; Kineettinen kaasuteoria ja ekvipartitioteoreema; Maxwellin
vauhtijakauma; Termodynamiikan pääsäännöt; Termodynaamiset prosessit pV-tasossa;
Kiertokoneet: lämpövoimakone, jäähdytyskone ja lämpöpumppu; Bernoullin yhtälö ja
jatkuvuusyhtälö.
Soveltaminen: Lämmön johtuminen eri aineissa; Kaasun tila tilanyhtälön avulla;
Termodynaamisen prosessin tekemä työ ja ottama lämpö; Kiertokoneen ottama lämpö,
tekemä työ ja hyötysuhde (lämpövoimakoneista vain Otto-sykli); Sauvan venymä ja
jännitys voiman vaikuttaessa; Pyörteettömän, kokoonpuristumattoman ja kitkattoman
virtauksen nopeus ja paine.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Muut kuin ideaalikaasun tilanyhtälöt; Dulongin ja Petitin laki; Prosessit
muissa kuin pV-tasossa; Ei-reversiibelit prosessit; Diffuusio; Lämpövenymä ja -jännitys;
Paine pallosymmetrisenä jännityksenä, noste.
Soveltaminen: Todennäköisin ja keskimääräinen kaasumolekyylin vauhti Maxwellin
vauhtijakaumasta; Kiertokoneen tehollinen keskipaine ja puristussuhde; Lämpö, työ ja
hyötysuhde muissa kuin Otto-syklillä toimivissa lämpövoimakoneissa; Sauvan venymä ja
jännitys lämpötilan muuttuessa.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt,
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1182 Fysiikka IB tai Tfy-3.1242 Fysiikka IB.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1182
Fysiikka IB tai Tfy-3.1242 Fysiikka IB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan
peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IIA, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
21
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A3120/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY2, FY3, FY4 ja FY5
soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Sisältyy ENG-koulun perusopintoihin. Vastaavat kurssit PHYS-A2120
Termodynamiikka (CHEM) ja PHYS-A5120 Termodynamik.
PHYS-A3120 Termodynamik (ENG) (5 sp)
Ansvarig lärare: Jani Sainio; Ville Havu
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: III
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h, förberedelse för föreläsningar och laboratoriearbeten 30
h, lösning av räkneövningsuppgifter 30 h, repetition och förberedelse för tentamen 20 h,
tentamen 3 h.
1. Lärandemål: Efter slutförd kurs kan den studerande:utföra fysikaliska mätningar
och analysera resultaten,
1. behandla vätskeströmmar med hjälp av kontinuitetsekvationen och Bernoullis
ekvation,
1. behandla värmeutvidgning av elastiska kroppar, samt elastiska deformationer
orsakade av vätsketryck och mekaniskt tryck,
1. tillämpa termodynamikens huvudsatser på termodynamiska processer,
1. förklara sambandet mellan den kinetiska gasteorin och idealgasens
tillståndsekvation,
1. bestämma verkningsgraden och effektivitetsfaktorer, arbetstryck, -temperatur och
-volym för cykliska termodynamiska processer och analysera förändringar i
tillståndsvariabler under processerna.
Innehåll:
Alltid nödvändigt innehåll:
Kunskaper : Grundbegrepp: tryck, volym, temperatur, inreenergi, entalpi, entropi, värme,
termodynamiskt arbete, värmekapacitet, spänning, töjning och elasticitetsmodulen;
Värmeledning; Idealgasens tillståndsekvation; Kinetisk gasteori och
ekvipartitionsprincipen; Maxwell hastighetsfördelning; Termodynamikens huvudsatser;
Termodynamiska processer i pV-diagrammet; Cykliska processer: värmekraftmaskiner,
kylmaskiner, värmepumpar; Bernoullis ekvation och kontinuitetsekvationen.
Tillämpning : Ledning av värme i olika ämnen; Tillståndet i en gas med hjälp av
tillståndsekvationen; Förändringen i inreenergi i ett system och den mottagna värmen och
det gjorda arbetet för systemet i termodynamiska processer och cykliska processer; En
stavs töjning och kompression p.g.a. tryck, spänning och temperaturväxlingar;
Strömningshastigheten och trycket i en okomprimerbar vätska utan virvlar.
Nödvändigt och kompletterande innehåll:
Kunskaper : Andra tillståndsekvationer än idealgaslagen; Dulong och Petits lag;
Processer i andra diagram än pV-diagram; Diffusion.
Tillämpning : Medelfarten och den mest sannolika farten från Maxwells
hastighetsfördelning; Kompressionsförhållandet i en värmekraftmaskin.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten, tentamen.
Studiematerial: Boken meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1182 Fysik IB eller Tfy-3.1242
Fysik IB.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1182
Fysik IB eller Tfy-3.1242 Fysik IB och den andra vilken grundkurs i fysik som helst
(Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IIA, Fysik IIB eller Laboratoriearbeten).
22
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kursens webbplats: ttps://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A3120/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY2,
FY3, FY4, FY5, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: i WebOodi
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Ingår i ENG-högskolans grundstudier. Motsvarande kurser
PHYS-A2120 Termodynamiikka (CHEM) och PHYS-A5120 Termodynamik.
PHYS-A3120 Thermodynamics (ENG) (5 cr)
Responsible teacher: Jani Sainio; Ville Havu
Status of the Course: 1 st year
Level of the Course:
Teaching Period: III
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h, preparing for the lectures and laboratory exercises 30 h, solving the home
exercises 30 h, reflection and preparing for the exam 20 h, exam 3 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. solve problems with continuity equation and Bernoulli’s equation
1. solve stress and strain including thermal stress
1. apply the Laws of Thermodynamics in thermodynamical processes
1. explain the connection between kinetic gas theory and ideal gas equation
1. analyze engines using cyclic processes
Content:
Always necessary material:
Knowing: Basic concepts: pressure, volume, work, temperature, heat, specific heat,
internal energy, enthalpy, entropy, stress, strain and elastic modulus; Conduction of heat,
Fouriers law; equation of state for ideal gas , molar heat capacities; Kinetic gas theory ,
Maxwell distribution, equipartition of energy ; Laws of thermodynamics ; Thermodynamic
processes in pV-graph; Cyclic engines: heat engine, refrigerator and heat pump;
Bernoulli’s equation and continuity equation.
Applying: Heat conduction in different materials; State of the gas using the equation of
state; Work and heat in a thermodynamic process; Heat, work and efficiency in cyclic
process; Strain and stress due to a force; Flow speed and pressure in laminar
incompressible fluid.
Complementary material:
Knowing: Other equations of state; Dulong - Petit law; other than pV-diagrams;
Irreversible processes; Diffusion; Thermal stress and strain; Pressure as bulk stress,
Buoyancy.
Applying: Average and most Average speed and rms-speed in Maxwell’s distribution;
Compression ratio in heat engine; Heat, work and efficiency in other that Otto-cycle;
Stress and strain as a function of temperature.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1182 Physics IB or
Tfy-3.1242 Physics IB.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1182 Physics
IB or Tfy-3.1242 Physics IB and the other one is any of the basic physics courses
(Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics IIA, Physics IIB or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: ttps://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A3120/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in the Finnish upper secondary school,
courses FY2, FY3, FY4, and FY5 from the the Finnish upper secondary school when
applicable and Differential and Integral Calculus 1 or equivalent
Grading Scale: 0-5
23
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Registration for Courses: Using WebOodi .
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Included in the basic studies of School of Engineering.
Corresponding courses PHYS-A2120 Termodynamiikka (CHEM) and PHYS-A5120
Termodynamik.
PHYS-A3130 Sähkömagnetismi (ENG) (5 op)
Vastuuopettaja: Jani Sainio; Ville Havu
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: IV
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoitukset 5 x 4 h =20 h,
laboratoriotyöt 3 x 3 h = 9 h, luentoihin ja laboratoriotöihin valmistautuminen 30 h,
laskuharjoitustehtävien ratkaiseminen 30 h, kertaaminen ja tenttiin valmistautuminen 20
h, tentti 3 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. laskea varausjakauman aiheuttaman sähkökentän ja potentiaalieron
yksinkertaisissa geometrioissa,
1. laskea sähkövirran aiheuttaman magneettikentän ja varattuun hiukkaseen tai
virtajohtimeen kohdistuvan voiman magneettikentässä,
1. määrittää induktiojännitteen sekä indusoituneen sähkökentän,
1. määrittää virrat, jännitteet ja tehot vaihtovirtapiireissä,
tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn aaltoliikkeenä eteneviksi sähkö- ja
magneettikentiksi.
Sisältö:
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: ­Sähkökentän ja magneettikentän vektoriluonne, vuointegraalin ja
viivaintegraalin käsitteet; Gaussin laki; Potentiaaliero; Sähkökentän energia;
Kapasitanssi; Eristeet ja permittiivisyys; Magneettinen voima ja Amperen laki; Faradayn
induktiolaki, Lenzin laki ja induktanssi; Värähtelypiirit, pakkovärähtelijä, vaihe-ero ja
resonanssi; Maxwellin yhtälöt, sähkömagneettinen aaltoliike ja intensiteetti.
Soveltaminen: Symmetrisen varausjakauman sähkökenttä Gaussin lain avulla,
potentiaaliero sähkökentän avulla; Magneettikenttä Ampèren lain avulla, virtajohtimeen tai
varaukseen kohdistuva voima(vektori) magneettikentässä; Johdinsilmukkaan indusoitunut
jännite; Virta ja jännite kondensaattorille ja kelalle tasa- ja vaihtovirtapiirissä,
resonanssitaajuus; Sähkö- ja magneettikentän lausekkeet sähkömagneettiselle aallolle.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Superpositioperiaate sähkökentälle, potentiaalille ja magneettikentälle;
Sähkökentän ja magneettikentän energiatiheys; Sähkökenttä ja varauksen jakautuminen
johteessa, tasapotentiaalipinnat; Biot-Savartin laki ja liikkuva varaus magneettikentän
aiheuttajana; Indusoitunut sähkökenttä; Aikavakio ja tehokerroin; Kenttämuutosvirta;
Sähkömagneettisen aaltoyhtälön johtaminen; Poyntingin vektori; Säteilypaine;
Polarisaatio.
Soveltaminen: Jatkuvan varausjakauman sähkökenttä, sähkökenttä potentiaalin
avulla; Magneettikenttä käyttäen Biot-Savartin lakia; Hetkellinen virta RC-ja RL-piirissä,
teho vaihtovirtapiirissä.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt,
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin .
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1193 Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1193
Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan
peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A3130/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY3, FY4, FY5, FY6 ja
24
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
FY7 soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa .
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Sisältyy ENG-koulun perusopintoihin. Vastaavat kurssit PHYS-A1130
Sähkömagnetismi (SCI) ja PHYS-A5130 Elektromagnetism.
PHYS-A3130 Elektromagnetism (ENG) (5 sp)
Ansvarig lärare: Jani Sainio; Ville Havu
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: IV
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h, förberedelse för föreläsningar och laboratoriearbeten 30
h, lösning av räkneövningsuppgifter 30 h, repetition och förberedelse för tentamen 20 h,
tentamen 3 h.
1. Lärandemål: Efter slutförd kurs kan den studerande:utföra fysikaliska mätningar
och analysera resultaten,
1. bestämma elfältet och potentialen för enkla laddningsfördelningar,
1. bestämma magnetfältet kring en elektrisk ström och kraften på en laddning och
en strömledare i ett magnetfält,
1. bestämma induktionsspänningen och inducerade elfält,
1. bestämma strömmar, spänningar och effekter i växelströmskretsar,
1. förstå sambandet mellan elektromagnetisk strålning och vågor av el- och
magnetfält.
Innehåll:
Alltid nödvändigt innehåll:
Kunskaper : Vektornaturen hos det elektriska och magnetiska fältet, flödesintegraler och
linjeintegraler av fält; Gauss lag; Elektrisk potential; Energin i el- och magnetfält;
Kapacitans; Isolatorer och permittivitet; Magnetisk kraft och Ampereslag; Faradays
induktionslag och inducerade elektriska fält; Induktans; Oscillationskretsar, fasskillnad
och resonans; Maxwells ekvationer, elektromagnetisk vågrörelse och intensitet.
Tillämpning : Elfältet i och kring en symmetrisk laddningsfördelning med hjälp av Gauss
lag, sambandet mellan potentialskillnad och elektriskt fält; Magnetfält med hjälp av
Amperes lag, magnetisk kraft; Den inducerade spänningen i en strömslinga; Strömmen
och spänningen för en kondensator och en spole i lik- och växelströmskretsar, resonans;
El- och magnetfält för elektromagnetiska vågor.
Nödvändigt och kompletterande innehåll:
Kunskaper: Superpositionsprincipen för el- och magnetfält; Energidensiteten i el- och
magnetfält; Elektriska fält och fördelningen av laddning i ledare, ekvipotentialytor;
Biot-Savarts lag; Härledning av vågekvationen för elektromagnetiska vågor; Poynting
vektorn; Strålningstryck; Polarisation.
Tillämpning: Magnetfältet med hjälp av Biot-Savarts lag; Momentana strömmen i RC- och
RL-kretsar, effekt i växelströmskretsar
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten, tentamen.
Studiematerial: Boken meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1193 Fysik IIA eller Tfy-3.1253
Fysik IIA.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1193
Fysik IIA eller Tfy-3.1253 Fysik IIA och den andra vilken grundkurs i fysik som helst
(Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IB, Fysik IIB eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A3130/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY3,
FY4, FY5, FY6 och FY7, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande
kunskaper.
25
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: i WebOodi
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Ingår i ENG-högskolans grundstudier. Motsvarande kurser
PHYS-A1130 Sähkömagnetismi (SCI) och PHYS-A5130 Elektromagnetism.
PHYS-A3130 Electromagnetism (ENG) (5 cr)
Responsible teacher: Jani Sainio; Ville Havu
Status of the Course: 1. year
Level of the Course:
Teaching Period: IV
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h, preparing for the lectures and laboratory exercises 30 h, solving the home
exercises 30 h, reflection and preparing for the exam 20 h, exam 3 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. calculate the electric field and potential for a charge distribution in a simple
geometry,
1. calculate the magnetic field caused by an electric current and the force acting on
a charged particle and a current carrying wire in a magnetic field,
1. determine the induced emf and the induced electric field,
1. determine currents, potentials and powers in an AC circuit,
1. recognize electromagnetic radiation as a propagating wave of electric and
magnetic fields.
Content:
Always necessary material:
Knowing: vector nature of electric and magnetic field, flux and line integral; Gauss’ law;
Potential difference; Energy of electric field; Capacitance; Dielectrics and permittivity;
Magnetic force and Ampère’s law; Faraday’s law of induction, Lenz’s law and inductance;
Oscillating circuits, forced oscillator, phase difference and resonance; Maxwell’s
equations, electromagnetic wave and intensity.
Applying: Electric field of a symmetric charge distribution using Gauss’ law, potential
difference using electric field; Magnetic field using Ampère’s law, (vector) force acting on
a current carrying wire or a charge in magnetic field; Induced emf in a current loop;
Current and voltage for a capacitor and coil in DC and AC circuits, resonance frequency;
Expressions of electric and magnetic field in electromagnetic wave.
Complementary material:
Knowing: Superposition principle for electric field, potential and magnetic field; Energy
density of electric and magnetic field, Electric field and charge distribution in a conductor,
equipotential surfaces; Biot-Savart law and moving charge as a source of magnetic field;
Induced electric field; Time constant and power factor; Displacement current; Deriving
electromagnetic wave equation; Poynting vector; Radiation pressure; Polarization.
Applying: Electric field for continuous charge distribution, electric field from potential;
Magnetic field using Biot-Savart law; Momentary current in RC- and RL-circuits, power in
AC circuit.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1193 Physics IIA or
Tfy-3.1253 Physics IIA.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1193 Physics
IIA or Tfy-3.1253 Physics IIA and the other one is any of the basic physics courses
(Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics IB, Physics IIB or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A3130/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in the Finnish upper secondary school,
courses FY3, FY4, FY5, FY6 and FY7 from the Finnish upper secondary school when
26
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
applicable and Differential and Integral Calculus 1 or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Included in the basic studies of School of Engineering.
Corresponding courses PHYS-A1130 Sähkömagnetismi (SCI) and PHYS-A5130
Elektromagnetism.
PHYS-A5120 Termodynamik (5 op)
Vastuuopettaja: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: III
Työmäärä toteutustavoittain: Luentoja 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoituksia 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriotöitä 3 x 3 h = 9 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. ratkaista nesteiden virtauksia jatkuvuusyhtälön ja Bernoullin yhtälön avulla,
1. ratkaista elastisen kappaleen lämpövenymiä ja -jännityksiä sekä paineen
aiheuttamia elastisia muodonmuutoksia,
1. soveltaa termodynamiikan pääsääntöjä termodynaamisiin prosesseihin,
1. selittää kineettisen kaasuteorian ja ideaalikaasun tilanyhtälön yhteyden,
1. analysoida termodynaamisia kiertokoneita ja laskea näiden hyötysuhteen sekä
käyttöpaineen, -lämpötilan ja -tilavuuden.
Sisältö:
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: Peruskäsitteet: paine, tilavuus, työ, lämpötila, lämpö, lämpökapasiteetti,
sisäenergia, entalpia, entropia, jännitys, venymä ja kimmokerroin; Lämmön johtuminen,
Fourierin laki; Ideaalikaasun tilanyhtälö, molaariset ominaislämpökapasiteetit; Kineettinen
kaasuteoria, Maxwellin vauhtijakauma, ekvipartitioteoreema kaasuille; Termodynamiikan
pääsäännöt; Termodynaamiset prosessit pV-tasossa; Kiertokoneet: lämpövoimakone,
jäähdytyskone ja lämpöpumppu; Bernoullin yhtälö ja jatkuvuusyhtälö.
Soveltaminen: Lämmön johtuminen eri aineissa; Kaasun tila tilanyhtälön avulla;
Termodynaamisen prosessin tekemä työ ja ottama lämpö; Kiertokoneen ottama lämpö,
tekemä työ ja hyötysuhde; Sauvan venymä ja jännitys voiman vaikuttaessa;
Pyörteettömän, kokoonpuristumattoman ja kitkattoman virtauksen nopeus ja paine.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Muut kuin ideaalikaasun tilanyhtälöt; Dulongin ja Petitin laki; Prosessit
muissa kuin pV-tasossa; Ei-reversiibelit prosessit; Diffuusio; Lämpövenymä ja -jännitys;
Paine pallosymmetrisenä jännityksenä, noste.
Soveltaminen: Todennäköisin ja keskimääräinen kaasumolekyylin vauhti Maxwellin
vauhtijakaumasta; Kiertokoneen tehollinen keskipaine ja puristussuhde; Lämpö, työ ja
hyötysuhde muissa kuin Otto-syklillä toimivissa lämpövoimakoneissa; Sauvan venymä ja
jännitys lämpötilan muuttuessa.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, harjoitukset, laboratoriotyöt ja
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1362 Fysiikka IB.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1362
Fysiikka IB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka
IA, Fysiikka IIA, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5120/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY2, FY3, FY4 ja FY5
soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
27
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Opetuskieli: ruotsi
Lisätietoja: Vastaavat kurssit PHYS-A2120 Termodynamiikka (CHEM) ja PHYS-A3120
Termodynamiikka (ENG).
PHYS-A5120 Termodynamik (5 sp)
Ansvarig lärare: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: III
Arbetsmängd: 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h, laboratoriearbeten 3 x 3 h =
9 h.
1. Lärandemål: Efter att ha erlagt kursen, kan studenten:utföra fysikaliska
mätningar och analysera resultaten,
1. behandla vätskeströmmar med hjälp av kontinuitetsekvationen och Bernoullis
ekvation,
1. behandla värmeutvidgning av elastiska kroppar, samt elastiska deformationer
orsakade av vätsketryck och mekaniskt tryck,
1. tillämpa termodynamikens huvudsatser på termodynamiska processer,
1. förklara sambandet mellan den kinetiska gasteorin och idealgasens
tillståndsekvation,
1. bestämma verkningsgraden och effektivitetsfaktorer för cykliska termodynamiska
processer och analysera förändringar i tillståndsvariabler under processerna.
Innehåll:
Kärnstoff:
Att veta: Grundbegrepp: tryck, volym, temperatur, inreenergi, entropi, värme,
termodynamiskt arbete, värmekapacitet, spänning, elasticitetsmodulen;
Kontinuitetsekvationen och Bernoullis ekvation; Värmeledning; Kinetisk gasteori och
ekvipartitionsprincipen; Maxwell hastighetsfördelning; Idealgasens tillståndsekvation;
Termodynamikens huvudsatser; Termodynamiska processer i pV-diagrammet; Cykliska
processer: värmekraftmaskiner, kylmaskiner, värmepumpar.
Att tillämpa: Strömningshastigheten och trycket i en okomprimerbar vätska utan virvlar;
en stavs töjning och kompression pga tryck, spänning och temperaturväxlingar; Ledning
av värme i olika ämnen; Tillståndet i en gas med hjälp av tillståndsekvationen;
Förändringen i inreenergi i ett system och den mottagna värmen och det gjorda arbetet
för systemet i termodynamiska processer och cykliska processer.
Kompletterande stoff:
Att veta: Andra tillståndsekvationer än idealgaslagen; Dulong och Petits lag; Processer i
andra diagram än pV-diagram; Entalpi; Diffusion.
Att tillämpa: Medelfarten och den mest sannolika farten från Maxwells
hastighetsfördelning; kompressionsförhållandet i en värmekraftmaskin.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten och tentamen.
Studiematerial: Bok, meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1362 Fysik IB.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1362
Fysik IB och den andra vilken grundkurs i fysik som helst (Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IIA,
Fysik IIB eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5120/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY2,
FY3, FY4, FY5, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: i WebOodi
Undervisningsspråk: svenska
Tilläggsinformation: Motsvarande kurser PHYS-A2120 Termodynamiikka (CHEM) och
PHYS-A3120 Termodynamiikka (ENG).
28
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
PHYS-A5120 Thermodynamics (5 cr)
Responsible teacher: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Status of the Course: 1 st year
Teaching Period: III
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. solve problems with continuity equation and Bernoulli’s equation
1. solve stress and strain including thermal stress
1. apply the Laws of Thermodynamics in thermodynamical processes
1. explain the connection between kinetic gas theory and ideal gas equation
1. analyze engines using cyclic processes
Content:
Always necessary material:
Knowing: Basic concepts: pressure, volume, work, temperature, heat, specific heat,
internal energy, enthalpy, entropy, stress, strain and elastic modulus; Conduction of heat,
Fouriers law; the equation of state for an ideal gas , molar heat capacities; Kinetic gas
theory , the Maxwell distribution, equipartition of energy ; the laws of thermodynamics ;
Thermodynamic processes in a pV-diagram; Cyclic engines: heat engine, refrigerator and
heat pump; Bernoulli’s equation and the continuity equation.
Applying: Heat conduction in different materials; State of a gas using the equation of
state; Work and heat in a thermodynamic process; Heat, work and efficiency in cyclic
processes; Strain and stress due to a force; Flow speed and pressure in a laminar
incompressible fluid.
Complementary material:
Knowing: Other equations of state; the Dulong-Petit law; other than pV-diagrams;
Irreversible processes; Diffusion; Thermal stress and strain; Pressure as bulk stress,
Buoyancy.
Applying: Average and most Average speed and rms-speed in Maxwell’s distribution;
Compression ratio in a heat engine; Heat, work and efficiency in other than the
Otto-cycle; Stress and strain as a function of temperature.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1362 Physics IB.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1362 Physics
IB and the other one is any of the basic physics courses (Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics
IIA, Physics IIB or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5120/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in high school, courses FY3, FY4, and
FY5 from the Finnish high school when applicable and Differential and Integral Calculus 1
or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Swedish
Further Information: Corresponding courses PHYS-A2120 Termodynamiikka (CHEM)
and PHYS-A3120 Termodynamiikka (ENG).
PHYS-A5130 Elektromagnetism (5 op)
Vastuuopettaja: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Opetusperiodi: IV
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoitukset 5 x 4 h =20 h,
laboratoriotyöt 3 x 3 h = 9 h.
29
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. laskea varausjakauman aiheuttaman sähkökentän ja potentiaalieron
yksinkertaisissa geometrioissa,
1. laskea sähkövirran aiheuttaman magneettikentän ja varattuun hiukkaseen tai
virtajohtimeen kohdistuvan voiman magneettikentässä,
1. määrittää induktiojännitteen sekä indusoituneen sähkökentän,
1. määrittää virrat, jännitteet ja tehot vaihtovirtapiireissä,
1. tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn aaltoliikkeenä eteneviksi sähkö- ja
magneettikentiksi.
Sisältö:
Aina välttämätön aines:
Tietäminen: ­Sähkökentän ja magneettikentän vektoriluonne, vuointegraalin ja
viivaintegraalin käsitteet; Gaussin laki; Potentiaaliero; Sähkökentän energia;
Kapasitanssi; Eristeet ja permittiivisyys; Magneettinen voima ja Amperen laki; Faradayn
induktiolaki, Lenzin laki ja induktanssi; Värähtelypiirit, pakkovärähtelijä, vaihe-ero ja
resonanssi; Maxwellin yhtälöt, sähkömagneettinen aaltoliike ja intensiteetti.
Soveltaminen: Symmetrisen varausjakauman sähkökenttä Gaussin lain avulla,
potentiaaliero sähkökentän avulla; Magneettikenttä Amperen lain avulla, virtajohtimeen tai
varaukseen kohdistuva voima(vektori) magneettikentässä; Johdinsilmukkaan indusoitunut
jännite; Virta ja jännite kondensaattorille ja kelalle tasa- ja vaihtovirtapiirissä,
resonanssitaajuus; Sähkö- ja magneettikenttien lausekkeet sähkömagneettiselle aallolle.
Tarpeellinen ja täydentävä aines:
Tietäminen: Superpositioperiaate sähkökentälle, potentiaalille ja magneettikentälle;
Sähkökentän ja magneettikentän energiatiheys; Sähkökenttä ja varauksen jakautuminen
johteessa, tasapotentiaalipinnat; Biot-Savartin laki ja liikkuva varaus magneettikentän
aiheuttajana; Indusoitunut sähkökenttä; Aikavakio ja tehokerroin; Kenttämuutosvirta;
Sähkömagneettisen aaltoyhtälön johtaminen; Poyntingin vektori; Säteilypaine;
Polarisaatio.
Soveltaminen: Jatkuvan varausjakauman sähkökenttä, sähkökenttä potentiaalin
avulla; Magneettikenttä käyttäen Biot-Savartin lakia; Hetkellinen virta RC-ja RL-piirissä,
teho vaihtovirtapiirissä.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, laskuharjoitukset, laboratoriotyöt,
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1373 Fysiikka IIA.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1373
Fysiikka IIA ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka
IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5130/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssi FY3, FY4, FY5, FY6 ja
FY7 soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: ruotsi
Lisätietoja: Vastaavat kurssit PHYS-A1130 Sähkömagnetismi (SCI) ja PHYS-A3130
Sähkömagnetismi (ENG).
PHYS-A5130 Elektromagnetism (5 sp)
Ansvarig lärare: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Kursens status: 1. årskursen
Undervisningsperiod: IV
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h.
1. Lärandemål: Efter att ha erlagt kursen, kan studenten:utföra fysikaliska
30
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
mätningar och analysera resultaten,
1. bestämma elfältet och potentialen för enkla laddningsfördelningar,
1. bestämma magnetfältet kring en elektrisk ström och kraften på en laddning och
en strömledare i ett magnetfält,
1. bestämma induktionsspänningen och inducerade elfält,
1. bestämma strömmar, spänningar och effekter i växelströmskretsar,
1. förstå sambandet mellan elektromagnetisk strålning och vågor av el- och
magnetfält.
Innehåll:
Kärnstoff:
Att veta: Vektornaturen hos det elektriska och magnetiska fältet, superpositionsprincipen
för el- och magnetfält, flödesintegraler och linjeintegraler av fält; Gauss lag, elektriska fält
och fördelningen av laddning i ledare, ekvipotentialytor; Elektrisk potential; Energin och
energidensiteten i el- och magnetfält; magnetisk kraft och Ampereslag; Faradays
induktionslag och inducerade eletkriska fält; Induktans; Oscillationskretsar, fasskillnad
och resonans; Maxwells ekvationer, elektromagnetisk vågrörelse.
Att Tillämpa: Elfältet i och kring en symmetrisk laddningsfördelning med hjälp av Gauss
lag, sambandet mellan potentialskillnad och elektriskt fält; Magnetfält med hjälp av
Amperes lag, magnetisk kraft; Den inducerade spänningen i en strömslinga; Strömmen
och spänningen för en kondensator och en spole i lik- och växelströmskretsar, resonans;
El- och magnetfält för elektromagnetiska vågor.
Kompletterande stoff:
Tietäminen: Biot-Savarts lag; Härledning av vågekvationen för elektromagnetiska vågor;
Poynting vektorn; Strålningstryck; Polarisation.
Soveltaminen: Magnetfältet med hjälp av Biot-Savarts lag; Momentana strömmen i RCoch RL-kretsar, effekt i växelströmskretsar.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten och tentamen.
Studiematerial: Bok, meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1373 Fysik IIA.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1373
Fysik IIA och den andra vilken grundkurs i fysik som helst (Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IB,
Fysik IIB eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5130/
Förkunskaper: Gymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik FY3,
FY4, FY5, FY6 och FY7, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller motsvarande
kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: i WebOodi
Undervisningsspråk: svenska
Tilläggsinformation: Motsvarande kurser PHYS-A1130 Sähkömagnetismi (SCI) och
PHYS-A3130 Sähkömagnetismi (ENG).
PHYS-A5130 Electromagnetism (5 cr)
Responsible teacher: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Status of the Course: 1. year
Teaching Period: IV
Workload: 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises 3 x 3 h =
9 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. calculate the electric field and potential for a charge distribution in a simple
geometry,
1. calculate the magnetic field caused by an electric current and the force acting on
a charged particle and a current carrying wire in a magnetic field,
31
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
1. determine the induced emf and the induced electric field,
1. determine currents, potentials and powers in an AC circuit,
1. recognize electromagnetic radiation as a propagating wave of electric and
magnetic fields.
Content:
Always necessary material:
Knowing: vector nature of electric and magnetic field, flux and line integral; Gauss’ law;
Potential difference; Energy of electric field; Capacitance; Dielectrics and permittivity;
Magnetic force and Ampère’s law; Faraday’s law of induction, Lenz’s law and
inductance; Oscillating circuits, forced oscillator, phase difference and resonance;
Maxwell’s equations, electromagnetic wave and intensity.
Applying: Electric field of a symmetric charge distribution using Gauss’ law, potential
difference using electric field; Magnetic field using Ampère’s law, (vector) force acting on
a current carrying wire or a charge in magnetic field; Induced emf in a current loop;
Current and voltage for a capacitor and coil in DC and AC circuits, resonance frequency;
Expressions of electric and magnetic field in electromagnetic wave.
Complementary material:
Knowing: The superposition principle for an electric field, for the electric potential and for
a magnetic field; Energy density of electric and magnetic fields, the Electric field and
charge distribution in a conductor, equipotential surfaces; the Biot-Savart law and a
moving charge as a source of a magnetic field; an induced electric field; the time constant
and the power factor; the displacement current; Deriving the electromagnetic wave
equation; the Poynting vector; Radiation pressure; Polarization.
Applying: the Electric field for a continuous charge distribution, the electric field from the
potential; the magnetic field using Biot-Savart law; Momentary current in RC- and
RL-circuits, power in AC circuit.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1373 Physics IIA.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1373 Physics
IIA and the other one is any of the basic physics courses (Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics
IB, Physics IIB or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5130/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in the Finnish upper secondary school,
courses FY3, FY4, FY5, FY6 and FY7 from the Finnish upper secondary school when
applicable and Differential and Integral Calculus 1 or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Swedish
Further Information: Corresponding courses PHYS-A1130 Sähkömagnetismi (SCI) and
PHYS-A3130 Sähkömagnetismi (ENG).
PHYS-A5140 Materiens struktur (5 op)
Vastuuopettaja: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Kurssin asema: 2. vuosikurssi
Opetusperiodi: II (Luennoidaan ensimmäisen kerran syksyllä 2014)
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 5 x 4 h = 20 h, laskuharjoitukset 5 x 4 h =20 h,
laboratoriotyöt 3 x 3 h = 9 h.
1. Osaamistavoitteet: Kurssin suoritettuaan opiskelija osaasuorittaa fysikaalisia
mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
1. selittää valon interferenssi- ja diffraktiokuvioiden intensiteettijakauman
muodostumisen,
1. ratkaista yksinkertaisia kvanttimekaanisia systeemejä Schrödingerin yhtälön
avulla,
32
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
1. tunnistaa atomien ja kiinteän aineen ominaisuuksia pohjautuen
kvanttimekaniikkaan,
1. kertoa suppean suhteellisuusteorian perustan sekä vaikutuksen fysikaalisiin
suureisiin,
1. 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 adsorptiospektrit;
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.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot, harjoitukset, laboratoriotyöt ja
tentti.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-3.1374 Fysiikka IIB.
Kurssin voi korvata kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1374
Fysiikka IIB ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka
IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIA tai Laboratoriotyöt).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5140/
Esitiedot: Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY3, FY4, FY5, FY6,
FY7 ja FY8 soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: ruotsi
Lisätietoja: Vastaavat kurssit PHYS-A1140 Aineen rakenne (SCI) ja PHYS-A2140
Aineen rakenne (CHEM).
PHYS-A5140 Materiens struktur (5 sp)
Ansvarig lärare: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Kursens status: 2. årskursen
Undervisningsperiod: II (Undervisas första gången hösten 2014)
Arbetsmängd: Föreläsningar 5 x 4 h = 20 h, räkneövningar 5 x 4 h = 20 h,
laboratoriearbeten 3 x 3 h = 9 h.
1. Lärandemål: Efter att ha erlagt kursen, kan studenten:utföra fysikaliska
mätningar och analysera resultaten,
1. förklara hur intensitetsdistributionen för ljusets interferens- ja diffraktionsmönster
uppstår,
1. lösa enkla kvantmekaniska system med hjälp av Schrödinger ekvationen,
1. koppla ihop egenskaper hos atomer och fast materia med kvantmekaniken,
1. förstå grunderna bakom den speciella relativitetsteorin och hur dessa inverkar på
fysikaliska storheter,
33
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
1. beskriva de centrala fysikaliska fenomenen relaterade till kärnfysik och
radioaktivitet.
Innehåll:
Kärnstoff:
Att veta: Interferens, diffraktion och röntgendiffraktion; Schrödinger ekvaitonen,
sannolikhetsbegreppet inom kvantmekaniken, Heisenbergs osäkerhetsrelation,
partikel-våg dualismen och fotonen; Kvanttalen, Pauliprincipen, periodiska systemet och
spin; strukturen för fast materia, bindningar och energibandsstrukturen; Speciella
relativitetsteorin: relativitetsprincipen och ljusets hastighet i vakuum; Radioaktivitet och
sönderfallslagen, kärnreaktioner och bindningsenergi.
Att tillämpa: Diffraktion i en spalt, interferens och diffraktion i en dubbelspalt, i ett gitter
och i ett tunt skikt; En partikel i en potentialgrop, diskreta energispektra och
nollpunktsenergi; spridning av en partikel från en potentialmur och tunnelering;
Emissions- ja absorptiospektra för atomer; Ledare, halvledare och isolatorer,
halvledardioden; Lorentztranformationen, partikelns vilomassa och relativistiska energi;
Joniserande strålning, fusion och fission.
Kompletterande stoff:
Att veta: Svartkroppsstrålning, fotoelektriska effekten, Compton effekten, väteatomen;
Magnetiska egenskaper hos materia; Strömledning i metaller och halvledare;
elementarpartiklar och kosmologi.
Att tillämpa: Intensitetsdistributionen för interferens- och diffraktionsmönster; Den
kvantmekaniska harmoniska oscillatorn; Vibrationsspektret för en molekyl; Laserns
funktion; halvledartransistorn; Den joniserande strålningens biologiska effekter och
strålskydd.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar, räkneövningar,
laboratoriearbeten och tentamen.
Studiematerial: Bok, meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-3.1374 Fysik IIB.
Kursen kan ersättas med två gamla grundkurser i fysik, av vilka den ena är Tfy-3.1374
Fysik IIB och den andra vilken grundkurs i fysik som helst (Tfy-3.1xxx Fysik IA, Fysik IB,
Fysik IIA eller Laboratoriearbeten).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5140/
Förkunskaper: gGymnasiets långa matematik, gymnasiets fördjupande kurser i fysik
FY3, FY4, FY5, FY6, FY7 och FY8, samt Differential- och integralkalkyl 1 eller
motsvarande kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: i WebOodi
Undervisningsspråk: svenska
Tilläggsinformation: Motsvarande kurser PHYS-A1140 Aineen rakenne (SCI) och
PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM).
PHYS-A5140 Structure of Matter (5 cr)
Responsible teacher: Jonatan Slotte; Jani Sainio
Status of the Course: 2 nd year
Teaching Period: II (First realization Autumn 2014)
Workload: Lectures 5 x 4 h = 20 h, exercise sessions 5 x 4 h =20 h, laboratory exercises
3 x 3 h = 9 h.
1. Learning Outcomes: After passing the course the student canperform physical
measurements and analyze the results,
1. explain how interference and diffraction patterns are formed
1. solve simple quantum mechanical systems using the Schrödinger equation
1. identify atomic and solid state properties based on quantum mechanics
1. explain the special theory of relativity and how it affects physical quantities
1. explain the main processes causing radioactivity
Content:
34
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Always necessary material:
Knowing: Interference and diffraction, X-ray diffraction; the Schrödinger equation,
probability in quantum mechanics , the uncertainty relation, wave-particle dualism and the
photon; Quantum numbers, the Pauli principle, the periodic table of elements and spin;
Solid state structure, bond types and band structure; special theory of relativity: relativity
and the speed of light; Radioactivity and the decay law, nuclear reactions and binding
energy.
Applying: Interference and diffraction in a double slit, in a grid and in thin films; a particle
in a potential well, discrete energy spectra and zero point energy; Scattering from a
potential wall and tunneling; Emission and adsorption spectra; Conductors,
semiconductors and insulators; rest mass and relativistic energy; Fusion and fission.
Complementary material:
Knowing: Black body radiation, the photoelectric effect, Compton scattering, the hydrogen
atom; Magnetic properties of matter; Electric conduction in metals and
semiconductors; special theory of relativity: relativity of time, place and simultaneity,
relativistic energy and momentum, Lorentz-transformation; Types of radioactive radiation.
Applying: The intensity distribution in interference and diffraction patterns; the Quantum
mechanical oscillator; Molecular vibration spectra; The principle of the Laser;
Semiconductor components; Ionizing radiation, its biological effects and radiation
protection.
Assessment Methods and Criteria: Lectures, exercises, laboratory exercises, exam.
Study Material: Book will be announced later.
Substitutes for Courses: The course substitutes course Tfy-3.1374 Physics IIB.
The course can be replaced with two old courses of which another is Tfy-3.1374 Physics
IIB and the other one is any of the basic physics courses (Tfy-3.1xxx Physics IA, Physics
IB, Physics IIA or Physics laboratory experiments).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-A5140/
Prerequisites: Extended mathematics curriculum in high school, courses FY3, FY4, FY5,
FY6, FY7, and FY8 from the Finnish high school when applicable and Differential and
Integral Calculus 1 or equivalent.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Swedish
Further Information: Corresponding courses PHYS-A1140 Aineen rakenne (SCI) and
PHYS-A2140 Aineen rakenne (CHEM).
PHYS-C0210 Kvanttimekaniikka (5 op)
Vastuuopettaja: Jani Martikainen; Päivi Törmä
Kurssin asema: 2. vuosikurssi
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: II
Työmäärä toteutustavoittain: Luentoja 30 h (4 h/viikko)
Laskuharjoituksia 12 h (2 h/viikko)
Itsenäistä työskentelyä 78 h
Tentti 3 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa esittää kvanttimekaniikan
postulaatit ja osaa ratkaista Schrödingerin yhtälön ominaistilat yksiulotteisissa
esimerkikkitapauksissa. Opiskelija osaa myös laskea fysikaalisten suureiden odotusarvot
ja aikakehityksen yksinkertaisille esimerkeille. Opiskelija osaa ratkaista yksiulotteisen
harmonisen oskillaattorin ominaistilat ja äärellisistä potentiaalikuopista muodostetun
yksiulotteisen jaksollisen hilan energian ominaisarvot. Opiskelija kykenee esittämään
kulmaliikemääräoperaattorit ja soveltaa niitä odotusarvojen laskemiseen. Kurssilla
esitettyjen esimerkkiongelmien ratkaisemisen lisäksi opiskelija osaa soveltaa näistä
ongelmista opittuja yleisiä periaatteita ongelmiin joihin ei välttämättä löydy analyyttistä
ratkaisua.
35
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Sisältö: Aina välttämätön aines: Kvanttimekaniikan postulaatit. Operaattorit,
ominaisarvot ja -funktiot. Odotusarvot ja varianssi. Schrödingerin yhtälö. Hermiittiset
operaattorit. Superpositioperiaate. Epätarkkuusperiaate. Kommutaatiorelaatiot. Säilyvät
suureet. Diracin merkintätapa. Hilbertin avaruus. Vapaa hiukkanen ja jatkuva
energiaspektri. Hiukkanen potentiaalikuopassa ja diskreetti energiaspektri. Yksiulotteinen
harmoninen oskillaattori ja luomis- ja hävitysoperaattorit. Jaksollinen hila sekä
energia-aukot ja -vyöt. Usein tarpeellinen aines: Tilafunktioiden ja odotusarvojen
aikakehitys. Ehrenfestin periaate. Gaussin aaltopaketti. Jatkuvuusyhtälö.
Potentiaalivalli ja tunneloituminen. Läpäisy- ja heijastuskertoimet. Blochin aaltofunktio.
Kaksitila-systeemi.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot ja laskuharjoitukset.Tentti.
Laskuharjoituksista voi saada hyvitystä tenttiin, kuitenkin enintään 20 %
kokonaispistemäärästä.
Oppimateriaali: Oppimateriaali kerrotaan kurssin kotisivulla (R.L. Liboff, Introductory
Quantum Mechanics).
Korvaavuudet: Tfy-0.2124 Kvanttimekaniikka
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0210/
Esitiedot: Liikeyhtälön käsite, kyky ratkaista yksinkertaisia differentiaaliyhtälöitä ja
integraaleja.
Arvosteluasteikko: 0 - 5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Samaa kurssikirjaa on käytetty myös kvanttimekaniikan jatkokurssilla.
PHYS-C0210 Kvantmekanik (5 sp)
Ansvarig lärare: Jani Martikainen; Päivi Törmä
Kursens status: 2. årskursen
Kursnivå: Kandidatexamen
Undervisningsperiod: II
Arbetsmängd: Föreläsningar (inklusive 1 h repetionsföreläsning): 30 h
Övningar: 12 h
Självständig uppgiftslösning, förberedning för föreläsningar och repetition: 78 h
Tentamen: 3 h
Lärandemål: Efter godkänd kurs skall studenten kunna
1. förevisa kvantmekanikens postulat,
2. lösa vågfunktioner och väntevärden för observablerna i
endimensionella system med hjälp av den tidsoberoende
Schrödingerekvationen och beskriva deras utveckling i tid,
3. lösa vågfunktionerna och energiegenvärdena för en
endimensionell harmonisk oscillator,
4. lösa energiegenvärdena för ett endimensionellt periodiskt
gitter bildat av ändligt djupa potentialfickor,
5. beskriva rörelsemängdsmomentoperatorn och beräkna den
totala rörelsemängdsmomenten för systemet.
Innehåll: Alltid nödvändigt: Postulat i kvantmekaniken. Operatorer, egenvärden och
vågfunktioner. Väntevärden och varians. Schrödingerekvationen. Hermitiska operatorer.
Superpositionsprincipen. Heisenbergs osäkerhetsprincip. Kommutatorrelationer.
Konserverade storheter. Diracs notation. Hilbertrum. Skapande och förintelse
operatorer. Partikel i en potentialficka och diskret energispektrum. Fri partikel och
energikontinuum. Endimensionella harmoniska oscillatorn. Ändlig potentialficka och
periodiskt gitter. Energigap och energiband.Rörelsemängdsmoment. Ofta nödvändigt:
Vågfunktioners och väntevärdens utveckling i tid. Ehrenfests princip. Gauss vågpaket.
Kontinuitetsekvation. Potentialbarriär och tunneleffekt. Transmissions- och
reflexionskoefficienter. Blochs vågfunktion. Två-nivåsystem.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar och övningar. Tentamen.
36
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Av övningarna kan man få poäng för examen, upp till 20% av den totala poängsumman.
Studiematerial: Se kursens hemsida (R. L. Liboff: Introductory Quantum Mechanics).
Ersättande prestationer: Tfy-0.2124 Kvantmekanik
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0210/
Förkunskaper: Förståelse av klassiska rörelselagar, kunskap att att lösa 1-dimensionella
differentialekvationer och integraler. Hamiltons mekanik.
Bedömningsskala: 0 - 5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Avsedd för examensprogrammet TFM. Samma lärobok används i
kurserna Tfy-0.3211 Avancerad kurs i kvantmekanik och Tfy-3.4323 Kvantfysik.
PHYS-C0210 Quantum Mechanics (5 cr)
Responsible teacher: Jani Martikainen; Päivi Törmä
Status of the Course: 2nd year BSc course
Level of the Course: Bachelor´s level
Teaching Period: II (Autumn)
Workload: Lectures (including 1 h repetition): 30 h
Exercises: 12 h
Solving tasks independently, preparation for lectures and self-study: 78 h
Exam: 3 h
Learning Outcomes: Learning Outcomes: After completing the course the student
will be able to
1. present the postulates of quantum mechanics,
2. solve the state functions and the expectation values of
physical observables for one-dimensional problems using the
time-independent Schrödinger equation, and describe their
time development,
3. solve the state functions and the energy eigenvalues of a
one-dimensional harmonic oscillator,
4. solve the energy eigenvalues for a one-dimensional periodic
lattice formed of finite potential wells,
5. present the angular momentum operators as well as
calculate the total angular momentum of a system.
Content: Always necessary: Postulates of quantum mechanics. Operators, eigenvalues
and eigenfunctions. Expectation values and variance. Schrödinger equation. Hermitian
operators. The superposition principle. Heisenberg’s uncertainty principle. Commutator
relations. Conserved quantities. Dirac notation. Hilbert space. Creation and annihilation
operators and their relation to one-dimensional harmonic oscillator. Particle in a potential
well and discrete energy spectrum. Free particle and continuum energy spectrum. Finite
potential well and periodic lattice. Energy gaps and bands. Angular Momentum. Often
necessary: Time development of eigenfunctions and expectation values. Ehrenfest’s
principle. The Gaussian wave packet. Continuity equation. Potential barriers and
tunneling. Transmission and reflection coefficients. Bloch wavefunctions. Two-level
systems.
Assessment Methods and Criteria: Lectures and exercises. Exam. By doing exercises
one can get credits for the exam, but no more than 20% of the total score.
Study Material: See the course homepage (R. L. Liboff: Introductory Quantum
Mechanics)
Substitutes for Courses: Tfy-0.2124 Quantum Mechanics
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0210/
Prerequisites: The concept of the equation of motion, the ability to solve simple
differential equations and integrals.
Grading Scale: 0 - 5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
37
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Intended for the degree programme TFM. The same textbook is
used in courses Tfy-0.3211 Advanced course in quantum mechanics and Tfy-3.4323
Quantum Physics.
PHYS-C0220 Thermodynamics and Statistical Physics (5 cr)
Responsible teacher: Tapio Ala-Nissilä; Jukka Pekola
Status of the Course: 2nd year BSc course
Teaching Period: IV (Spring)
Workload: 6 x 4 h lectures, 6 x 2 h of exercises and demonstrations
Content: Mathematical and physical basis of thermodynamics: Thermodynamic
variables, equations of state, differential relations, total differential and Legendre
transformation. Phases of matter, phase transitions, response functions. introduction to
soft condensed matter. Introduction to kinetic theory. Basics of ensemble theory.
Study Material: S. J. Blundell and K. M. Blundell, Concepts in Thermal Physics (Oxford
University Press 2006), and lecture notes.
Substitutes for Courses: Tfy-0.3131 Termodynamiikka (Thermodynamics)
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0220/
Prerequisites: Thermodynamics (Termodynamiikka) (1st year BSc course)
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5 op)
Vastuuopettaja: Emppu Salonen; Martti Puska
Kurssin asema: 2. vuosikurssi
Opetusperiodi: IV - V
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 6 x 4 h, laskuharjoitukset 6 x 2 h
1. Sisältö: Ionirakenteet: sidokset, kidehilat, diffraktio
1. Elektronirakenteet: vapaiden elektronien malli, elektronien vyörakenne
1. Kiteisen ja pehmeän aineen vaste ympäristön muutoksiin: Termodynamiikkaa
(ionien värähtely, vapaat elektronit), sähkövirta, (visko)elastiset ominaisuudet.
Oppimateriaali: Kirja ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Tfy-0.3233 Materiaalifysiikka I
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0240/
Esitiedot: Fysiikan ja matematiikan kurssit I-IV periodit/1.vuosikurssi sekä I-III
periodit/2.vuosikurssi.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
PHYS-C0240 Materialfysik (5 sp)
Ansvarig lärare: Emppu Salonen; Martti Puska
Kursens status: 2. årskursen
Undervisningsperiod: IV - V
Arbetsmängd: Föreläsningar 6 x 4 h, räkneovningar 6 x 2 h
1. Innehåll: Joniska strukturer: bindningar, kristallgitter, diffraktion
1. Elektronstruktur: Frielektronmodellen, elektronisk
bandstruktur
1. Kristallers och den mjuka materians respons på förändringar i sin
miljö:Termodynamik (jonvibrationer, fria elektroner), elektrisk ström,
(visko-)elastiska
egenskaper.
Studiematerial: Bok, meddelas senare.
38
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Ersättande prestationer: Tfy-0.3233 Materiaalifysiikka I
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0240/
Förkunskaper: Kurserna i fysik och matematik I-IV perioder/1. årskursen, och I-III
perioder/2. årskursen.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
PHYS-C0240 Materials Physics (5 cr)
Responsible teacher: Emppu Salonen; Martti Puska
Status of the Course: 2nd year BSc course
Teaching Period: IV- V
Workload: Lectures 6 x 4 h, exercises 6 x 2 h
1. Content: Ionic structures: bonds, crystal lattices, diffraction
1. Electronic structures: free-electron model, electron band
structure
1. Response of crystalline and soft matter on changes in the environment:
Thermodynamics (ion vibrations, free electrons), electric current, (visco-)elastic
properties.
Study Material: Will be announced later.
Substitutes for Courses: Tfy-0.3233 Materiaalifysiikka I
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0240/
Prerequisites: 1st year physics and mathematics courses, and 2nd year physics and
mathematics courses (periods I-III).
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-C0310 Teknillisen fysiikan laboratoriotyöt (5 op)
Vastuuopettaja: Filip Tuomisto
Kurssin asema: 2. vuosikurssi
Opetusperiodi: II-IV
Työmäärä toteutustavoittain:
Laboratoriotyöt: 25 h
Valmistautuminen laboratoriotöihin: 20 h
Työn raportointi (selostukset + mittausraportit): 85 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija 1. osaa tehdä kokeellisen
fysiikan mittauksia ohjeistuksen mukaan,
2. osaa käyttää erilaisia mittalaitteita,
3. osaa soveltaa fysiikan teoriaa käytäntöön,
4. osaa käsitellä mittaustuloksia tieteellisellä tavalla ja esittää niitä taulukkoina ja
graafeina,
5. osaa kirjoittaa kokeiden jälkeen selkeän ja johdonmukaisen mittausraportin.
Sisältö: Kurssilla tutustutaan fysiikan ilmiömaailmaan itse tehtyjen mittausten ja saatujen
tulosten analysoinnin avulla. Kurssiin kuuluu sekä kokeellisia että laskennallisia
laboratoriotöitä, joiden aiheet tukevat ja täydentävät teknillisen fysiikan pääaineen 2.
vuoden luentokursseja.
Oppimateriaali: Ilmoitetaan myöhemmin
Korvaavuudet: Korvaa kurssin Tfy-0.3201 Teknillisen fysiikan laboratoriotyöt.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0310 /
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
39
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
PHYS-C0310 Laboratoriearbeten inom teknisk fysik (5 sp)
Ansvarig lärare: Filip Tuomisto
Kursens status: 2. årskurs
Undervisningsperiod: II-IV
Arbetsmängd:
Laboratorioarbeten: 25 h
Förberedelse för laboratorioarbeten: 20 h
Rapportering: 85 h
Innehåll: Kursens målsättning är att bekanta deltagarna med fysikens fenomen med
hjälp av mätningar och analysering av mätningsresultat. Kursen består av både
experimentella och beräkningsmässiga laboratoriearbeten som stödar och kompletterar
fysikkurser i 2. årskursen.
Studiematerial: Meddelas senare
Ersättande prestationer: Ersätter kursen Tfy-0.3201 Laboratoriearbeten inom teknisk
fysik.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0310 /
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
PHYS-C0310 Applied Physics, Laboratory Course (5 cr)
Responsible teacher: Filip Tuomisto
Status of the Course: 2nd year BSc course
Teaching Period: II-IV (Autumn and Spring)
Workload:
Laboratory projects: 25 h
Preparing for laboratory projects: 20 h
Reporting: 85 h
Content: In this course, the students will familiarize themselves with various physical
phenomena by making measurements and analyzing the obtained results. The course
consists of both experimental and computational laboratory projects whose topics support
and complement the 2nd year lecture courses in physics.
Study Material: To be announced later
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-0.3201 Applied Physics, laboratory
course.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0310 /
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-C0360 Säteilyfysiikka ja -turvallisuus (5 op)
Vastuuopettaja: Rainer Salomaa
Opetusperiodi: I-II
Työmäärä toteutustavoittain: 24 + 24 (2 + 2)
Osaamistavoitteet: Kurssin tavoitteena on opettaa perustiedot ionisoivan säteilyn
ominaisuuksista ja säteilyturvallisuudesta sekä maallikon että säteilyn käyttäjän kannalta.
Ionisoivan säteilyn ja aineen vuorovaikutukset, säteilysuojelussa käytettävät suureet ja
yksiköt, biologiset vaikutukset ja annoslaskennan perusteet esitellään. Ydinturvallisuuden
periaatteet, ydinvoimaloiden ja ydinjätteen sekä toisaalta säteilyn lääketieteellinen käyttö
ja ympäristön kannalta tärkeimmät säteilyuhat selostetaan. Säteilysuojelun keskeinen
lainsäädäntö ja muut säännökset sekä annosrajoitukset käydään läpi.
Säteilysuojelulaskuja harjoitellaan ja kurssiin liittyy myös demonstraatioita sekä vierailu
Säteilyturvakeskukseen (STUK). Kurssin riittävän hyvin suorittaneet saavat säteilyn
turvallisuudesta vastaavan johtajan todistuksen pätevyysalueenaan umpilähteiden ja
40
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
röntgenlaitteiden käyttö teollisuudessa, tutkimuksessa ja opetuksessa.
Sisältö: Ionisoivan säteilyn aiheuttamat riskit ja niiden pienentämiseen käytettävät menetelmät.
Korvaavuudet: Korvaa kurssin Tfy-56.4232 Säteilyfysiikka ja turvallisuus.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0360
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
PHYS-C0360 Strålningsfysik och -säkerhet (5 sp)
Ansvarig lärare: Rainer Salomaa
Undervisningsperiod: I-II
Arbetsmängd: 24 + 24 (2 + 2)
Innehåll: Riskerna av ioniserande strålning och metoder att minska dessa. Tillräckligt bra
genomförande av kursen ger behörighet att fungera som ansvarig ledare vid bruk av
strålning (separat intyg).
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-56.4232 Strålningsfysik och
-säkerhet.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0360
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
PHYS-C0360 Radiation Physics and Radiation Safety (5 cr)
Responsible teacher: Rainer Salomaa
Teaching Period: I-II
Workload: 24 + 24 (2 + 2)
Content: Risks due to ionizing radiation and protection methods. The course provides a
formal competence for radiation use. A separate certification for passing the course is
given.
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-56.4232 Radiation
Physics and Radiation Safety.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C0360
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-C1380 Multi-disciplinary energy perspectives (5 cr)
Responsible teacher: Peter Lund
Level of the Course: M.Sc. level (also for advanced B.Sc. level)
Teaching period: III-IV (Spring)
Workload: Lectures: 15, exercises 20: group work: 60, independent work: 40
Learning Outcomes: The student should be able understand the key factors that
influence the way we use and produce energy, how different disciplines approach energy
and why, and to apply own discipline into energy problems.
Content: The course discusses foundational elements and solutions for energy through
combining science and engineering, economics and business, social sciences and
human behavior. Understanding the links between these disciplines and the complexity of
energy. Applying multi-disciplinary thinking to real-life energy case problems: Green-ICT,
Green energy business, Sustainable energy systems, Home Solar Power,
E-Mobility. Multi-disciplinary toolbox in energy.
Assessment Methods and Criteria: Final exam, home assignments, group project
assignment
Study Material: t.b.d.
41
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C1380/
Prerequisites: Basic skills in your own discipline.
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Further Information: The course is offered to all students interested in multi-disciplinary
thinking in Aalto University; students at School of Science interested in energy.
PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5 op)
Vastuuopettaja: Filip Tuomisto
Kurssin asema: Energiatieteiden sivuaine (BSc)
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: III-IV
Työmäärä toteutustavoittain:
Lähiopetus 48 h (4 h / viikko)
Kirjallisuuteen tutustuminen 36 h
Harjoitustyöt 45 h (3 x 15 h)
Osaamistavoitteet: Kurssin tavoitteena on opettaa perustiedot energian tuottamisesta
ydinreaktioilla. Kurssi koostuu kolmesta osa-alueesta: nykyään käytössä olevista
ydinreaktorityypeistä, tulevista fissiotekniikkaan perustuvista ydinreaktorityypeistä, sekä
fuusioreaktoreista. Kurssin suorittaneilla on perustiedot ydinenergia-alan peruskäsitteistä
sekä nähtävissä olevista ydinenergiatekniikan tulevaisuuden haasteista.
Sisältö: Ydinreaktoreiden fysiikan ja tekniikan perusteita, polttoainekierto, ydinjätehuolto,
turvallisuus sekä ydinenergian erityiskysymykset. Neljännen sukupolven
ydinreaktorihankkeet. Fuusioreaktorikonseptit, fuusiofysiikan ja tekniikan perusteita.
Materiaalikysymykset.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot ja harjoitustyöt
Oppimateriaali: Luennot + myöhemmin ilmoitettavat lähteet
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C6360/
Esitiedot: Matematiikan ja fysiikan peruskurssit
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
PHYS-C6360 Introduktion till kärnenergiteknik (5 sp)
Ansvarig lärare: Filip Tuomisto
Kursens status: Biämne: Energivetenskaper (BSc)
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: III-IV
Arbetsmängd:
Föreläsningar 48 h (4 h / vecka)
Självständiga studier (att bekanta sig med litteratur) 36 h
Övningar 45 h (3 x 15 h)
Lärandemål: Efter avlagd kurs har den studerande en grundläggande kunskap om de
begreppen i kärnenergisektorn och om framtidens utmaningar i kärnenergiteknik.
Innehåll: Grunderna i kärnreaktorernas fysik och teknik, bränslekretsloppet, säkerhet och
kärnenergins specialfrågor. Fjärde generationens kärnreaktorprojekten.
Fusionsmaskinkoncepter, grunderna i fusionsfysik och fusionsteknik. Materialfrågor.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar och övningar
Studiematerial: Föreläsningar + material som meddelas senare
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C6360/
Förkunskaper: Grundkurser i matematik och fysik
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
42
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Undervisningsspråk: finska
PHYS-C6360 Introduction to nuclear energy engineering (5 cr)
Responsible teacher: Filip Tuomisto
Status of the Course: Minor: Advanced Energy Systems (BSc)
Level of the Course: BSc
Teaching Period: III-IV (Spring)
Workload:
Lectures 47 h (4 h / week)
Self-study (reading literature) 36 h
Exercises 45 h ( 3 x 15 h)
Learning Outcomes: The students acquire basic knowledge of the basic concepts in the
nuclear energy sector and of the foreseeable future challenges in nuclear energy
engineering.
Content: Introduction to nuclear reactor physics and engineering, fuel cycle, safety and
some special issues on nuclear power. Generation IV projects. Fusion reactors, basics of
fusion physics and fusion technology. Materials issues.
Assessment Methods and Criteria: Lectures and exercises
Study Material: Lectures + other material to be announced later
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C6360/
Prerequisites: Basic courses in mathematics and physics
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-C6370 Fundamentals of New Energy Sources (5 cr)
Responsible teacher: Peter Lund
Level of the Course: B.Sc. level (also M.Sc. level)
Teaching period: I - II (Autumn)
Workload: Lectures 26 h, exercises 26 h, home work 23 h, project work 60 h; or instead
of group project work independent studies and exam: 60 h
Learning Outcomes: To understand the fundamentals of new and renewable energy
technologies, their main applications, future potential and trends. To obtain a good insight
into new and renewable energy sources, adequate capabilities to apply this knowledge
into various research, development or planning tasks of new sustainable energy systems.
To be able to use key analytical tools for practical energy technology assessments.
Content: First half of the course: global energy system, change drives, penetration of
new technologies, diffusion and learning models, resource models energy scenarios;
Second half of the course: new energy technologies, bioenergy and biofuels, wave and
marine power, wind power, solar energy, fuel cells and hydrogen, planning of energy
systems. In autumn, the project work replaces the exam.
Assessment Methods and Criteria: Final exam and home assignments; in autumn the
group project assignment can replace the final exam.
Study Material: Source material in Noppa; support material e.g. Boyle: Renewable
Energy
Substitutes for Courses: This course replaces Tfy-56.4311
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C6370/
Prerequisites: Basic skills typically acquired after 2 years of studies.
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
PHYS-C9380 Ydinkysymyksiä energiasta, vastauksia talousihmisille ja taiteilijoille
(3 op)
43
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Vastuuopettaja: Taina Kurki-Suonio; Sanna Syri; Jarmo Ala-Heikkilä
Opetusperiodi: III–IV
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 7 x 3 h = 21 h; materiaaliin tutustuminen 42 h;
energialukutaidon viikoittainen harjoittelu netissä 5 kk:n ajan: 25 x 1 h = 25 h;
seminaarityön ja -kirjoitelman valmistaminen 30 h; aseminaariesitykset: 5 x 3 h = 15 h;
tähtiluennot 3 h; viikkoseurannan raportointi ja johtopäätökset 8 h; Yhteensä 144 h.
Osaamistavoitteet: Energialukutaito: Käsitys energiatalouden perusteista, kvalitatiivinen
ymmärrys tuuli-, vesi-, ja aurinkovoimaan liittyvistä tekniikoista, sekä fissio-reaktiosta,
ydinpolttoaineiksi soveltuvista materiaaleista, ydinvoimalaitoksen toimintaperiaatteista,
ydinjätteestä ja sen käsittelystä, radioaktiivisuudesta ja säteilysuojelusta.
Sisältö: Runko-hahmotelma:1. Ilmastonmuutos ja energiantuotanto; 2. Energiatalouden
perusteet; 3. Sähkön perustuotannosta: yksiköt (kcal, eV, J, Mwh, TOE) ja teho vs
energia, huippu(nimellis)teho vs keskimääräinen teho, ja suuruusluokat, vaihtoehdot; 4.
Tutut energiantuotantomuodot: vesi, fossiiliset polttoaineet, aurinko, tuuli sekä energian
varastoiminen; 5. Ydinvoimala, ydinreaktio ja neutronit, ydinpalaminen vs kemiallinen
palaminen. Mikä on ydinlaitos? 6. Radioaktiivisuus ja säteilysuojelu (myös taustasäteily ja
muut säteilylähteet kuten lentäminen...). Ydinjäte ja sen loppusijoitus. 7.Riskit ja niiden
hallinta. Mitä olemme oppineet Tshernobylista ja Fukushimasta? Entä muut
energiantuotantomuodot? Lisäksi 1–3 tähtiluentoa, á 45 min.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Kansantajuiset, interaktiiviset luennot,
joilla opetetaan perusasiat ja käsitellään vastaantulevia kysymyksiä/ongelmakohtia.
Lisäksi tarkoituksena on pitää myös muutama tähti-luento, jonne kutsutaan asiantuntijoita
esim. Säteilyturvakeskuksesta. Opetetun materiaalin kriittistä omaksumista tukemaan
osallistujat saavat tehdä ryhmätöinä selvitykset valitsemistaan energiantuotantoon
liittyvistä kysymyksistä, joista he kurssin lopussa pitävät n. 20 min suullisen esityksen ja
palauttavat n. 20-sivuisen kirjallisen raportin. Energialukutaidon hankkimiseksi opiskelijat
pitävät 5 kk:n ajan (joko 1.1.–31.5. tai 1.9.–31.12.) viikoittain kirjaa eri
energiatuotantomuotojen käyttäytymisestä seuraten ainakin seuraavia linkkejä:
-Aurinkosähkö: Mankkaan autovarikko -Off-shore tuulivoima: Porin satama -Sähkön
tuonti/vienti-linkki -Ydinvoima: Olkiluoto tai Loviisa -Jokin hiilivoimaloista
Internet-kirjanpitonsa perusteella opiskelijat kirjoittavat lyhyet
johtopäätökset Suomen tämänhetkisestä sähköntuotantotilanteesta ja mielellään esittävät
pohdintoja myös tulevaisuuden suhteen.
Oppimateriaali: Energiatuotanto-linkit Internetissä.
Korvaavuudet: Tfy-56.2253 Ydinkysymyksiä energiasta, vastauksia talousihmisille ja
taiteilijoille
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C9380/
Arvosteluasteikko: hyväksytty/hylätty
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Kurssi on pääasiassa tarkoitettu Aalto/BIZ- ja Aalto/ARTS -opiskelijoille
kandidaattivaiheessa.
PHYS-C9380 Kärnfrågor om energin (3 sp)
Ansvarig lärare: Taina Kurki-Suonio; Sanna Syri; Jarmo Ala-Heikkilä
Undervisningsperiod: III–IV
Lärandemål: Energiläskunnighet. Kursen syftar till att ge baskunskaper i
energihushållning, samt kvalitativ förståelse om vindkraft, vattenkraft, solkraft och
kärnenergi, kärnbränslematerial, kärnkraftverks funktionsprinciper, kärnavfallshantering,
radioaktivitet och strålskydd.
Ersättande prestationer: Tfy-56.2253
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C9380/
Bedömningsskala: godkänt–underkänt
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
44
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Tilläggsinformation: För studenter från Aalto/BIZ och Aalto/ARTS
PHYS-C9380 Core Questions on Energy (3 cr)
Responsible teacher: Taina Kurki-Suonio; Sanna Syri; Jarmo Ala-Heikkilä
Teaching Period: III–IV (Spring)
Learning Outcomes: Energy literacy. The course aims to give basic insights into energy
economy, as well as qualitative understanding of wind, hydro, solar and nuclear power
technologies, nuclear fuel materials, basic principles of nuclear power plants, radioactive
waste management, radioactivity and radiation protection.
Substitutes for Courses: Tfy-56.2253
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-C9380/
Grading Scale: pass/fail
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: To students of Aalto/BIZ and Aalto/ARTS
PHYS-E0435 Optical Physics (5 cr)
Responsible teacher: Matti Kaivola
Teaching period: I - II (Autumn)
Workload: 36 + 24 (3 + 2)
Content: Starting from the basics of electromagnetism, the course walks the student
through the most fundamental aspects of wave optics: light polarization, interference,
coherence, diffraction and scattering. This is followed by some essential aspects of light
matter interaction and quantum optics to build up an understanding of laser operation and
some important laser applications. Along the way the course makes reference to the most
modern developments in optics. It is ideal for M.Sc. students both in science and
engineering.
Assessment Methods and Criteria: Two midterm exams or a final exam (80%). Home
exercises (20%).
Study Material: Lecture notes. Book references: A. Lipson, S.G. Lipson, H. Lipson,
Optical Physics (4th ed.), Cambridge University Press 2011; Ian R. Kenyon, The Light
Fantastic, A Modern Course to Classical and Quantum Optics, Oxford University Press
2008; F.L. Pedrotti, L.M. Pedrotti, L.S. Pedrotti, Introduction to Optics
(3rd ed.),
Pearson 2007
Substitutes for Courses: Tfy-125.4321 Laser Technology and Optics
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0435/
Prerequisites: Basic courses in physics and electromagnetism
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
PHYS-E0462 Ydinenergiatekniikan perusteet (5 op)
Vastuuopettaja: Seppo Sipilä
Opetusperiodi: I - II
Työmäärä toteutustavoittain: 36 + 24 (3 + 2)
Osaamistavoitteet: Kurssin suorittaminen antaa perusvalmiudet ratkaista
radioaktiiviseen hajoamiseen, ydinreaktorien neutronistatiikkaan ja -kinetiikkaan sekä
lämmönsiirtoon liittyviä ongelmia. Kurssin suorittaneella opiskelijalla on hyvä yleistietämys
ydinreaktorien rakenteesta ja toiminnasta, erilaisista reaktorityypeistä sekä ydinvoimalan
pääkomponenteista ja höyryprosessista. Lisäksi opiskelijalla on perustiedot
ydinturvallisuudesta, ydinpolttoaineen valmistusprosessista ja polttoainesykleistä,
ydinjätehuollosta sekä ydinenergian asemasta osana maailman energiataloutta.
Sisältö: Ydinreaktoreiden fysiikan ja tekniikan perusteet,
polttoainekierto, turvallisuus sekä ydinenergian erityiskysymykset.
45
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Oppimateriaali: Lamarsh, Baratta: Introduction to Nuclear Engineering (3rd ed.).
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-56.4211 Ydinenergiatekniikan perusteet.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0462/
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
PHYS-E0462 Grunderna i kärnenergiteknik (5 sp)
Ansvarig lärare: Seppo Sipilä
Undervisningsperiod: I - II
Arbetsmängd: 36 + 24 (3 + 2)
Innehåll: Grunderna i kärnreaktorernas fysik och teknik, bränslekretsloppet, säkerhet och
kärnenergins specialfrågor.
Studiematerial: Lamarsh, Baratta: Introduction to Nuclear Engineering (3rd ed.).
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-56.4211 Grunderna i
kärnenergiteknik.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0462/
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
PHYS-E0462 Introduction to Nuclear Engineering (5 cr)
Responsible teacher: Seppo Sipilä
Teaching Period: I - II (Autumn)
Workload: 36 + 24 (3 + 2)
Content: Introduction to nuclear reactor physics and engineering, fuel cycle, safety and
some special issues on nuclear power.
Study Material: Lamarsh, Baratta: Introduction to Nuclear Engineering (3rd ed.).
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-56.4211 Introduction to
Nuclear Engineering.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0462/
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-E0463 Fusion Energy Technology (5 cr)
Responsible teacher: Mathias Groth
Teaching period: I- II (Autumn)
Workload: 24 + 24 (4 + 4)
Learning Outcomes: The course aims to teach the basis principles and underlying
physics of producing energy from fusion of hydrogen. The course consists
of three principal components: the first section deals gives an overview of the physical
conditions for fusion and presents the main fusion reactor concepts. The second part
deals with the technical characteristics of a fusion reactor, in particular, with material
issues, vacuum technology, heat transfer and fuel technology. The third section deals
with the potential of fusion power plant features, security, and the future of fusion
generated electricity. The course consists of lectures, exercises and assignment. Upon
completion, graduates will have a basic understanding of what the fusion is, an overview
of major fusion research topics and challenges in constructing a fusion power, and how
the fusion-fired power plant will potentially work.
Content: Introduction to fusion reactors and fusion technology.
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-56.4414 Fusion Energy
Technology.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0463/
46
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
PHYS-E0480 Energiatieteiden laboratoriotyöt (5 op)
Vastuuopettaja: Jarmo Ala-Heikkilä
Opetusperiodi: III - V
Työmäärä toteutustavoittain:
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot: 1 h
Laboratoriotyöt: 15 h
Valmistautuminen laboratoriotöihin: 6 h
Työn raportointi (2 selostusta): 90 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija 1. osaa tehdä kokeellisen
fysiikan mittauksia ohjeistuksen mukaan, 2. osaa käyttää erilaisia mittalaitteita, 3. osaa
soveltaa fysiikan teoriaa käytäntöön, 4. osaa käsitellä mittaustuloksia tieteellisellä tavalla
ja esittää niitä taulukkoina ja graafeina, 5. osaa kirjoittaa kokeiden jälkeen selkeän ja
johdonmukaisen mittausraportin.
Sisältö: Ydin- ja reaktorifysiikkaan sekä uusiin energiatekniikoihin
liittyviä ohjattuja laboratoriotöitä.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Hyväksytyt työselostukset
Oppimateriaali: Ilmoitetaan kurssin www-sivulla.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-56.4113 Energiatieteiden laboratoriotyöt.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0480/
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
PHYS-E0480 Laboratoriearbeten i energivetenskaper (5 sp)
Ansvarig lärare: Jarmo Ala-Heikkilä
Undervisningsperiod: III - V
Arbetsmängd:
Föreläsningar: 1 h
Laboratoriearbeten: 15 h
Förberedelse för laboratoriearbeten: 6 h
Rapportering (2 rapporter): 90 h
Innehåll: Laboratoriearbeten rörande kärn- och reaktorfysik samt nya energiformer.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Godkända rapporter
Studiematerial: Meddelas på kursens hemsida.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-56.4113 Laboratoriearbeten i
energivetenskaper.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0480/
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
PHYS-E0480 Advanced Energy Technologies, laboratory course (5 cr)
Responsible teacher: Jarmo Ala-Heikkilä
Teaching Period: III - V (Spring)
Workload:
Lectures: 1 h
Laboratory projects: 15 h
Preparing for laboratory projects: 6 h
Reporting (2 reports): 90 h
Content: Supervised laboratory projects on nuclear physics, on the operation of nuclear
47
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
reactors, and on new energy sources.
Assessment Methods and Criteria: Accepted reports
Study Material: Will be announced on the course webpage.
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-56.4113 Advanced Energy
Technologies, laboratory course.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0480/
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-E0481 Energiatieteiden erikoistyö V (V) (10 op)
Vastuuopettaja: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Opetusperiodi: I, II, III, IV, V
Työmäärä toteutustavoittain: 0 + 200
Sisältö: Erikoistyöt ovat itsenäisiä laboratoriotöitä, suunnittelutehtäviä,
kirjallisuuskatsauksia yms. professuurin aihepiiristä. Töiden tekemisestä on olemassa
vahvistetut ohjeet. Erikoistöiden sijoittumisesta tutkintoon lähemmin tutkinnon
rakennekaaviossa.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa kurssin Tfy-56.5111 Energiatieteiden erikoistyö V.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0481/ ja
http://physics.aalto.fi/studies/special-assignments/
Arvosteluasteikko: 0-5
Opetuskieli: sopimuksen mukaan
PHYS-E0481 Specialarbeten i energivetenskaper V (V) (10 sp)
Ansvarig lärare: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Undervisningsperiod: I, II, III, IV, V
Arbetsmängd: 0 + 200
Innehåll: Specialarbetena är självständiga laboratoriearbeten, planeringsuppgifter,
litteraturöversikter mm inom professuren Tfy-56. Det finns fastställda anvisningar om
utförandet av arbetena. Specialarbetenas placering inom examen framgår närmare ur
examens strukturbeskrivning.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-56.5111 Specialarbeten i
energivetenskaper V.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0481/ och
http://physics.aalto.fi/studies/special-assignments/
Bedömningsskala: 0-5
Undervisningsspråk: enligt överenskommelse
PHYS-E0481 Advanced Energy Technologies, special assignment V (V) (10 cr)
Responsible teacher: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Teaching Period: I, II, III, IV, V (Autumn and Spring)
Workload: 0 + 200
Content: Special assignments are unique, independent laboratory measurements,
design tasks, literature reviews etc. within the range of the chair Tfy-56. There are
specific instructions on the procedure for doing special assignments. The role of the
special assignments is explained more closely in the description of the Master’s degree.
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-56.5111 Advanced Energy
Technologies, special assignment V.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0481/ och
http://physics.aalto.fi/studies/special-assignments/
Grading Scale: 0-5
Language of Instruction: To be agreed with the teacher
48
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
PHYS-E0562 Ydinenergiatekniikan jatkokurssi (5 op)
Vastuuopettaja: Markus Airila
Opetusperiodi: IV - V
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot 36 h, laskuharjoitukset 12 h, itsenäinen opiskelu
36 h, harjoitustehtävien ratkaiseminen 24 h, välikokeisiin valmistautuminen 16 h,
välikokeet 6 h
Osaamistavoitteet: Kurssin suorittaminen antaa valmiudet ymmärtää melko syvällisesti
ydinreaktorien, erityisesti reaktorisydämen, toimintaa ja laskentamalleja. Kurssin
suorittanut opiskelija tuntee reaktorisydämen vuorovaikutukset ydinvoimalan muiden
järjestelmien kanssa ja hallitsee käsitteet, joihin nykyaikainen reaktorifysiikan laskenta
perustuu. Lisäksi opiskelijalla on perustiedot ydinturvallisuudesta, ydinvoiman
ympäristövaikutuksista ja ydinjätehuollosta.
Sisältö: Ydinreaktoreiden fysiikkaa, tekniikkaa, polttoainekiertoa sekä ydinenergian
yleisiä ongelmia käsittelevä syventävä kurssi.
Oppimateriaali: Stacey, Nuclear Reactor Physics, 2nd ed. (Wiley 2007)
Korvaavuudet: Korvaa kurssin Tfy-56.4243 Ydinenergiatekniikan jatkokurssi.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-56.4243/
Esitiedot: PHYS-E0462 Ydinenergiatekniikan perusteet tai PHYS-E6463
Ydinreaktoritekniikan perusteet tai vastaavat tiedot
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
PHYS-E0562 Fortsättningskurs i kärnenergiteknik (5 sp)
Ansvarig lärare: Markus Airila
Undervisningsperiod: IV - V
Arbetsmängd: Föreläsningar 36 h, räkneövningar 12 h, individuella studier 36 h, lösning
av räkneövningar 24 h, preparation till mellanexamen 16 h, mellanexamen 6 h
Innehåll: Fördjupande kurs som behandlar kärnreaktorernas fysik, teknik,
bränslekretslopp samt kärnenergins generella problem.
Studiematerial: Stacey, Nuclear Reactor Physics, 2nd ed. (Wiley 2007)
Ersättande prestationer: Ersätter kursen Tfy-56.4243 Fortsättningskurs i
kärnenergiteknik L.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-56.4243/
Förkunskaper: PHYS-E0462 Grunderna i kärnenergiteknik eller PHYS-E6463
Reaktorteknikens grunder eller motsvarande
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
PHYS-E0562 Nuclear Engineering, advanced course (5 cr)
Responsible teacher: Markus Airila
Teaching Period: IV - V (Spring)
Workload: Lectures 36 h, exercises 12 h, independent study 36 h, solving exercises 24
h, preparation for mid-term exams 16 h, mid-term exams 6 h
Content: Advanced course on nuclear-reactor physics and engineering, fuel cycle, safety
and special issues on nuclear power.
Study Material: Stacey, Nuclear Reactor Physics, 2nd ed. (Wiley 2007)
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-56.4243 Nuclear Engineering,
advanced course P.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-56.4243/
Prerequisites: PHYS-E0462 Introduction to Nuclear Engineering or PHYS-E6463
Introduction to Nuclear Reactors or corresponding
Grading Scale: 0-5
49
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-E0563 Fundamentals of Plasma Physics for Space and Fusion Applications
(5 cr)
Responsible teacher: Taina Kurki-Suonio
Teaching period: III – IV (alternate years, not lectured spring 2014)
Workload: Lectures 24 h, homework for lectures 12 h, exercises 24 h, homework for
exercises 24 h, preparing for exam 24 h, project works 20 h, exam 4 h.
• Learning Outcomes: After the course, the studentCan define a plasma and can
list the most important plasma parameters/phenomena
• Can decide whether the given problem should be mathematically described as a
charged fluid (MHD) or as a collection of individual particles (kinetic approach)
• Knows the differences between ideal and resistive MHD, can use energy
principle and is aware of most usual MHD instabilities
• Can use ideal MHD equations to solve simple MHD problems
• Has basic knowledge of waves in plasmas
• Knows guiding centre equations, can reason the direction for the most important
drifts
• Is aware of Vlasov formalism, and why it is usually not applicable
• Can list some of the topical problems in space and fusion plasma research
• With a little assistance, can use simplified plasma physics codes
Content: Introduction to space and fusion plasma physics, most important theoretical
foundations of plasma physics, topical problems in the research and the applications of
space and fusion plasmas.
Study Material: Lecture notes (main source), Koskinen H.: Johdatus plasmafysiikkaan ja
sen avaruussovelluksiin (additional reading, Finnish only), F. Chen: Introduction to
plasma physics and controlled fusion (vol 1: Plasma Physics) (additional reading)
Substitutes for Courses: This course replaces the courses Tfy-56.4423 Plasma Physics
and Tfy-56.4425 Fundamentals of Plasma Physics for Space and Fusion Applications.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0563/
Prerequisites: PHYS-A0130 Sähkömagnetismi and PHYS-A0140 Structure of Matter or
corresponding.
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
PHYS-E0580 Energiatieteiden erikoiskurssi V (V) (1-10 op)
Vastuuopettaja: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Opetusperiodi: I, II, III, IV, V
Sisältö: Tarkoitettu vaihtuvan aiheen tai vierailevan luennoitsijan
erikoiskurssiksi.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0580/
Arvosteluasteikko: 1-5 · Opintojaksot
Opetuskieli: suomi
PHYS-E0580 Specialkurs i energivetenskaper V (V) (1-10 sp)
Ansvarig lärare: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Undervisningsperiod: I, II, III, IV, V
Innehåll: Avsedd som specialkurs med årligen varierande ämne eller som specialkurs
med gästande föreläsare.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0580/
Bedömningsskala: 1-5 · Studieperioder
Undervisningsspråk: finska
50
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
PHYS-E0580 Special Course in Advanced Energy Technologies V (V) (1-10 cr)
Responsible teacher: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Teaching Period: I, II, III, IV, V (Autumn and Spring)
Content: Special course whose topic changes yearly; given possibly by a guest lecturer.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0580/
Evaluation: 1-5 · Courses
Language of Instruction: Finnish
PHYS-E0581 Yksilölliset opinnot V (V) (1-10 op)
Vastuuopettaja: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Opetusperiodi: I, II, III, IV, V
Sisältö: Yksilöllisten opintojen sisällöstä ja laajuudesta sovitaan
vastaavan opettajan kanssa etukäteen.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0581/
Arvosteluasteikko: 1-5 · Opintojaksot
Opetuskieli: sopimuksen mukaan
PHYS-E0581 Individuella studier V (V) (1-10 sp)
Ansvarig lärare: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Undervisningsperiod: I, II, III, IV, V
Innehåll: Om innehållet och omfattningen av de individuella studierna avtalas på förhand
med den ansvariga läraren.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0581/
Bedömningsskala: 1-5 · Studieperioder
Undervisningsspråk: enligt överenskommelse
PHYS-E0581 Individual Studies V (V) (1-10 cr)
Responsible teacher: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Teaching Period: I, II, III, IV, V (Autumn and Spring)
Content: The contents and the scope of Individual Studies are to be settled in advance
with the teacher in charge.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0581/
Evaluation: 1-5 · Courses
Language of Instruction: To be agreed with the teacher
PHYS-E0582 Special Course in Advanced Energy Technologies 2 V (V) (1-10 cr)
Responsible teacher: Rainer Salomaa; Peter Lund; Filip Tuomisto; Mathias Groth
Teaching period: I, II, III, IV, V (Autumn and Spring)
Content: Special course whose topic changes yearly; given
possibly by a guest lecturer.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E0582/
Evaluation: 1-5 · Opintojaksot
Language of Instruction: English
PHYS-E6463 Ydinreaktoritekniikan perusteet (5 op)
Vastuuopettaja: Seppo Sipilä
Opetusperiodi: I - II
Työmäärä toteutustavoittain: 36 + 24 (3 + 2)
Osaamistavoitteet: Kurssin suorittaminen antaa perusvalmiudet
ratkaista radioaktiiviseen hajoamiseen, ydinreaktorien neutronistatiikkaan ja -kinetiikkaan
sekä lämmönsiirtoon liittyviä ongelmia. Kurssin suorittaneella opiskelijalla on hyvä
yleistietämys ydinreaktorien rakenteesta ja toiminnasta, erilaisista reaktorityypeistä sekä
51
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
ydinvoimalan pääkomponenteista ja höyryprosessista. Lisäksi opiskelijalla on perustiedot
ydinturvallisuudesta, ydinpolttoaineen valmistusprosessista ja polttoainesykleistä,
ydinjätehuollosta sekä ydinenergian asemasta osana maailman energiataloutta.
Sisältö: Ydinreaktoreiden fysiikan ja tekniikan perusopintojakso, joka on tarkoitettu muille
kuin TFM:n opiskelijoille.
Oppimateriaali: Lamarsh, Baratta: Introduction to Nuclear Engineering (3rd ed.).
Korvaavuudet: Korvaa kurssin Tfy-56.4221 Ydinreaktoritekniikan perusteet.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E6463/
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
PHYS-E6463 Reaktorteknikens grunder (5 sp)
Ansvarig lärare: Seppo Sipilä
Undervisningsperiod: I - II
Arbetsmängd: 36 + 24 (3 + 2)
Innehåll: Grundstudieperiod i kärnreaktorernas fysik och teknik. Kursen är avsedd för
studenter vid andra examensprogram än TFM.
Studiematerial: Lamarsh, Baratta: Introduction to Nuclear Engineering (3rd ed.).
Ersättande prestationer: Ersätter kursen Tfy-56.4221 Reaktorteknikens grunder.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E6463/
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
PHYS-E6463 Introduction to Nuclear Reactors (5 cr)
Responsible teacher: Seppo Sipilä
Teaching Period: I - II (Autumn)
Workload: 36 + 24 (3 + 2)
Content: Introduction to nuclear reactor physics and engineering for students from other
degree programmes than Engineering Physics and Mathematics.
Study Material: Lamarsh, Baratta: Introduction to Nuclear Engineering (3rd ed.).
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-56.4221 Introduction to Nuclear
Reactors.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E6463/
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
PHYS-E6570 Solar Energy Engineering (5 cr)
Responsible teacher: Peter Lund
Teaching period: III - V (alternate years, lectured spring 2014)
Workload: Lectures 26 h; Exercises 26 h; Home work 20 h; Independent studies and
exam: 60 h
Learning Outcomes: The goal is to understand the basics of solar energy utilization,
including thermal and electric applications, at a level adequate for needs found in
practical or academic environments. Understanding underlying phenomena, e.g. factors
affecting conversion efficiences. Being able to use central tools such as solar angle
calculation, accurate modelling of solar collector performance, solar photovoltaics I-V
curve, etc., which solar energy utilization is often based on.
Content: Physical foundations and practical applications of solar energy. Solar radiation
and its attenuation , radiation components, measuring and assessing solar radiation solar
angles, tracking systems, interactions with materials, wavelength selective materials,
solar thermal collector, HWB equation, photovoltaic effect, solar cell, equivalent circuit,
52
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
concentrated solar radiation, CSP plants, solar energy systems and their components,
assessing performance.
Study Material: Duffie, Beckman: Solar Thermal Engineering Processes ; M. Green:
Solar Cells
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-56.4323 Solar Energy Engineering.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E6570/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
PHYS-E6571 Fuel Cells and Hydrogen Technology (5 cr)
Responsible teacher: Peter Lund
Teaching period: IV (alternate years, not lectured spring 2014)
Workload: Lectures 16 h; Exercises 20 h; Home work 14 h; Group work: 20 h;
Independent studies and exam: 60 h
Learning Outcomes: Understanding the physical foundations of fuel cells, operational
principles of different fuel cell types and their practical applications as well as to the key
areas of hydrogen technology.
Content: Physical principles and thermodynamics of electrochemical energy conversion
and fuel cells, fuel cell models. PEM and SOFC fuel cells, and related electrochemistry,
heat and mass transfer. Performance and efficiency of fuel cells, and affecting factors.
Polarization curves, laboratory measurements of FC. Hydrogen as a fuel and its
characteristics, storage and use; safety aspects. Excursion to fuel cell labs and
companies in Otaniemi campus.
Study Material: Fuel Cell Handbook (Seventh Edition), US. Department of Energy, 2004;
support material (Noppa)
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-56.4332 Fuel Cells and Hydrogen
Technology.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E6571/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
PHYS-E6572 Advanced Wind Power Technology (5 cr)
Responsible teacher: Peter Lund
Teaching period: II (alternate years, not lectured autumn 2013)
Learning Outcomes: Understanding special issues on wind power technology such as
large-scale utilization of wind power and associated challenges. The contents varies
yearly based on topical questions in wind power. Participants will undertake a major
project work and will learn working as a team on chosen advanced wind power issues.
Content: Yearly changing topic; technology trends in wind power, large-scale wind,
integration and interfacing with grid, offshore wind power, measurement technology.
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-56.4344 Advanced Wind Power
Technology.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/PHYS-E6572/
Prerequisites: Participants should have basic knowledge in wind power. These can be
acquired e.g. through self-reading /home exam of a book, course PHYS-E0581
Individual Studies (2 op) “Basics of Wind Power “.
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
SCI-C0200 Fysiikan ja matematiikan menetelmien studio (10 op)
Vastuuopettaja: Juuso Liesiö; Mika Sillanpää
53
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kurssin asema: 1. vuosikurssi
Kurssin taso: Kandidaattiopinnot
Opetusperiodi: III-V
Työmäärä toteutustavoittain: Laboratorio/tietokoneluokkatyöskentely 72 h (24
lähiopetuskertaa x 3 h), opetukseen valmistautuminen 24 h, raportointi 75 h (3 x 25 h),
kotitehtävät 40 h (4 x 10 h), itsenäistä projektityöskentelyä (50 h)
Sisältö: Johdanto laboratoriotyöskentelyyn
Laboratoriomittauksia
Matemaattisen mallintamisen opiskelu ohjatun tietokonetyöskentelyn ja itsenäisten
harjoitustöiden avulla
Laboratoriomittausten analysointi ja mallintaminen
Laaja projektityö jossa analysoidaan rakennettua systeemiä
Oppimateriaali: Opetusmoniste
Korvaavuudet: Tfy-3.1550 Fysiikan laboratoriotyöt II JA Mat-2.2107 Sovelletun
matematiikan tietokonetyöt JA toinen seuraavista: Tfy-3.1520 Fysiikan laajat
laboratoriotyöt I TAI Tfy-3.1540 Fysiikan laboratoriotyöt I
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/SCI-C0200/
Esitiedot: Matematiikan ja fysiikan ensimmäisen syksyn kurssit tai vastaavat tiedot
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
SCI-C0200 Fysik- och matematikstudio (10 sp)
Ansvarig lärare: Juuso Liesiö; Mika Sillanpää
Kursens status: 1. årskurs
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: III-V
Arbetsmängd: Laboratorieundervisning/datorassisterad undervisning 72 h (24 sessioner
direktundervisning à 3 h), förberedning för undervisning 24 h, rapportering 75 h (3 x 25 h),
hemuppgifter 40 h (4 x 10 h), självständigt projektarbete (50 h)
Innehåll:
Inledning till laboratoriearbetandet
Mätningar i laboratoriet
Matematisk modellering med hjälp av handledd datorundervisning och självständiga
övningsarbeten
Analys och modellering av laboratoriemätningar
Ett omfattande projektarbete var man analyserar ett konstruerat system
Studiematerial: Kurskompendium
Ersättande prestationer: Tfy-3.1550 Fysiikan laboratoriotyöt II OCH Mat-2.2107
Sovelletun matematiikan tietokonetyöt OCH en av de följande kurserna: Tfy-3.1520
Fysiikan laajat laboratoriotyöt I ELLER Tfy-3.1540 Fysiikan laboratoriotyöt I
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/SCI-C0200/
Förkunskaper: Första höstens matematik- och fysikkurser eller motsvarande kunskaper.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Anmälan i WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
SCI-C0200 Physics and Mathematics Studio (10 cr)
Responsible teacher: Juuso Liesiö; Mika Sillanpää
Status of the Course: 1st year BSc course
Level of the Course: BSc course
Teaching Period: III-V (Spring)
Workload: Laboratory/computer classroom work 72 h (24 times contact teaching x 3 h),
preparation for contact teaching 24 h, reporting 75 h (3 x 25 h), home exercises 40 h (4 x
54
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
10 h), independent project work (50 h)
Content:
Introduction to laboratory work.
Laboratory experiments.
Learning of mathematical modeling in a computer classroom together with an instructor,
and by independent assignments.
Analysis and modeling of laboratory experiments and data.
Project work involving construction and analysis of a system.
Study Material: Compendium
Substitutes for Courses: Tfy-3.1550 Fysiikan laboratoriotyöt II AND Mat-2.2107
Sovelletun matematiikan tietokonetyöt AND one of the following: Tfy-3.1520 Fysiikan
laajat laboratoriotyöt I OR Tfy-3.1540 Fysiikan laboratoriotyöt I
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/SCI-C0200/
Prerequisites: The mathematics and physics courses in the first fall semester, or similar
level of knowledge.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
TFM.kand Kandidaatintyö ja seminaari (10 op)
•
Osaamistavoitteet: Kandidaattiseminaarin tavoitteena on, että opiskelija
oppiihakemaan tieteellistä tietoa, muodostamaan tutkimussuunnitelman
• työstämään tieteellistä tietoa tutkimussuunnitelman mukaisesti opinnäytteeksi
• raportoimaan opinnäytteensä tutkimustulokset tieteellisen esitystavan mukaisesti
• esittämään opinnäytteensä julkisesti
• tieteellistä argumentaatiota arvioimalla muiden opiskelijoiden laatimia
opinnäytetöitä.
Sisältö: Kandidaatintyö ja kandidaattiseminaari ovat 10 opintopisteen opintokokonaisuus,
johon kuluu lisäksi kypsyysnäyte. Kandidaattiseminaarin on tarkoitus tukea
kandidaatintyön tekemistä. Kandidaattiseminaarissa käsitellään tieteellistä ajattelua ja
tieteen etiikkaa, tiedonhakua, tiedon jäsentämistä ja käsittelyä sekä kielen ja viestinnän
taitoja. Kypsyysnäytteen tarkoituksena on tarkistaa opiskelijan perehtyneisyys
kandidaatintyönsä alaan sekä sen kotimaisen kielen erinomainen taito, jolla opiskelija on
saanut koulusivistyksensä.
Kurssin kotisivu:
Noppa-portaalissa
Kandidaattiseminaari ja kandidaatintyö ruotsiksi:
https://into.aalto.fi/display/svmastersci/Kandidatseminarium+och+kandidatarbete
Arvosteluasteikko: Hyväksytty / kiittäen hyväksytty
Opetuskieli: Suomi tai ruotsi
Lisätietoja: Tekniikan alan ja arkkitehtuurin koulutusohjelmien yhteinen ruotsinkielinen
kandidaattiseminaari järjestetään kerran lukukaudessa. Ruotsinkielinen seminaari toimii
koulutusohjelmien suomenkielisten seminaarien alaopetustapahtumana. Lisätietoja:
https://into.aalto.fi/display/svmastersci/Kandidatseminarium+och+kandidatarbete
TFM.kand Kandidatarbete och seminarium (10 sp)
•
•
•
•
•
•
Lärandemål: Målet är att du under kandidatseminariet och kandidatarbetet lär
dig atthitta vetenskaplig information
kritiskt utvärdera vetenskaplig information
utforma en forskningsplan
utarbeta vetenskaplig information till ett lärdomsprov enligt forskningsplanen
på god svenska rapportera de forskningsresultat som framkommer i
lärdomsprovet enligt principerna för vetenskaplig framställning
presentera ditt lärdomsprov offentligt
55
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
• opponera arbeten som andra studenter har skrivit.
Innehåll: I samband med kandidatseminariet och kandidatarbetet får du stifta en första
bekantskap med vetenskapligt forskningsarbete. Studiehelheten förbereder dig för
vetenskapligt tänkande och ger dig centrala färdigheter för vetenskapligt arbete:
informationssökning, informationsanalys, vetenskapligt skrivande och talkommunikation.
Kursens webbplats: Information om huvudämnessprcifika seminarer finns i
Noppa-portalen.
Kandidatseminarium och arbete på svenska:
https://into.aalto.fi/display/svmastersci/Kandidatseminarium+och+kandidatarbete
Bedömningsskala: Godkänd / med beröm godkänd
Undervisningsspråk: Finska eller svenska
Tilläggsinformation: Ett gemensamt svenskspråkigt kandidatseminarium för studerande
vid alla utbildningsprogram inom teknik och arkitehtur ordnas en gång per termin.
Seminariet fungerar som en undergrupp för utbildningsprogrammens finska seminarier.
Tilläggsinformation:
https://into.aalto.fi/display/svmastersci/Kandidatseminarium+och+kandidatarbete
TFM.kand Bachelor’s Thesis and Seminar (10 cr)
Course Homepage: More information: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfm.kand/
Evaluation: hyv-kh · Kandidaatintyöt
Language of Instruction: Finnish or Swedish
Tfy-0.2061 Fysiikka 5 (5 op)
Vastuuopettaja: Petri Salo
Kurssin asema: O-moduuli
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: I (Kurssi luennoidaan viimeisen kerran syksyllä 2013.)
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot (sis. kertausluennon 2 h): 24 h
Luennoille valmistautuminen ja kertaus: 34 h
Laskuharjoitukset: 24 h
Omaehtoinen tehtävien ratkaiseminen: 36 h
Mallivastausten läpi käyminen: 12 h
Tentti: 3 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija
1. Osaa erotella fysikaalisen systeemin liikkeen erilaisissa koordinaattijärjestelmissä.
2. Osaa soveltaa Lorentz-muunnosyhtälöitä yksinkertaisissa fysikaalisissa ongelmissa.
3. Osaa laskea fysikaalisen hiukkasen liikkeen keskeiskentässä.
4. Osaa kuvata sähkömagneettisen kentän peruskäsitteet.
5. Osaa selittää sähkömagneettisen säteilyn aalto- ja hiukkasominaisuudet.
6. Osaa käyttää tarvittavia vektori- ja integraalilaskennan apuvälineitä.
Sisältö: Aina välttämätön aines:
Inertiaalikoordinaatistot. Galilei-muunnos. Koordinaatisto kiihtyvässä liikkeessä.
Suhteellisuusperiaate. Suhteellisuusperiaatteen seuraukset. Lorentz-muunnos.
Relativistinen liikemäärä ja energia. Keskeiskenttä. Sähkömagneettinen (sm) kenttä
tyhjiössä. Fotoni. Aaltohiukkasdualismi. Mustan kappaleen säteily. Valosähköinen ilmiö.
Röntgen-spektri. Comptonin sironta.
Usein tarpeellinen aines:
Keskipako- ja Coriolis-kiihtyvyys. Sm-kenttä inertiaalikoordinaatistoissa. Sm-kentän
Lorentz-invarianssi. Hiukkastörmäykset mkp-koordinaatistossa. Relativistinen
Doppler-ilmiö. Varatun hiukkasen liike sm-kentässä.
Joskus hyödyllinen aines:
Maxwellin yhtälöt differentiaalimuodossa. Skalaari- ja vektoripotentiaali. Foucaultin heiluri.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Luennot ja laskuharjoitukset. Tentti.
Laskuharjoituksista voi saada hyvitystä tenttiin, kuitenkin enintään 20 %
56
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
kokonaispistemäärästä.
Oppimateriaali: Ilmoitetaan myöhemmin.
Korvaavuudet: Korvaa kurssin Tfy-0.2011 Fysiikka IIIA.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.2061
Esitiedot: Fysiikka 1-4, Matematiikka L1-L2
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Kurssille ilmoittaudutaan WebOodin kautta.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Tarkoitettu TFM-koulutusohjelman opiskelijoille ja perustieteiden laajaa
oppimäärää suorittaville.
Tfy-0.2061 Fysik 5 (5 sp)
Ansvarig lärare: Petri Salo
Kursens status: O-modulen
Kursnivå: Kandidatexamen
Undervisningsperiod: I (Kursen föreläses för sista gången hösten 2013.)
Arbetsmängd: Föreläsningar (inklusive 2 h repetitionsföreläsning): 24 h
Förberedning för föreläsningar och repetition: 34 h
Övningar: 24 h
Självständig uppgiftslösning: 36 h
Genomgång av modellsvar för övningar: 12 h
Tentamen: 3 h
Lärandemål: Efter godkänd kurs skall studenten kunna
1. åtskilja de olika rörelsetyperna ett system kan ha i olika koordinatsystem,
2. tillämpa Lorentz-transformationer i enkla fysiska problem,
3. beräkna partikelns rörelse i ett centralrörelsefält,
4. beskriva de grundläggande begreppen i det elektromagnetiska fältet,
5. förklara den elektromagnetiska strålningens våg- och partikelegenskaper,
6. använda matematiska hjälpmedel (vektorer och integraler).
Innehåll: Alltid nödvändigt:
Inertiala koordinatsystem. Galilei-transformationer. Koordinatsystem i accelererande
rörelse. Relativitetsprincipen. Följderna av relativitetsprincipen. Lorentz-transformationer.
Relativistisk rörelsemängd och energi. Centralrörelsefält. Elektromagnetiska (EM) fält i ett
vakuum. Foton. Våg-partikeldualiteten. Svartkropps strålning. Fotoelektriska effekten.
Röntgen spektrum. Comptoneffekten.
Ofta nödvändigt:
Centrifugal och Coriolis acceleration. EM-fältet i inertiala koordinatsystem. EM-fältets
Lorentz-invarians. Partikelkollisioner i ett massmedelpunktskoordinatsystem.
Relativistiska Dopplereffekten. Rörelse av en laddad partikel i EM-fältet. Ibland
nödvändigt:
Maxwells ekvationer i differential form. Skalär- och vektorpotential. Foucaults pendel.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Föreläsningar och övningar.
Tentamen. Av övningarna kan man få poäng för examen, upp till 20% av den totala
poängsumman.
Studiematerial: Ska meddelas senare.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter kursen Tfy-0.2011 Fysik IIIA.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.2061
Förkunskaper: Fysik 1-4, Matematik L1-L2
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Avsedd för examensprogrammet TFM samt för de elever som följer
de utvidgade studierna i grundämnena.
Tfy-0.2061 Physics 5 (5 cr)
57
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Responsible teacher: Petri Salo
Status of the Course: Programme studies O
Level of the Course: Bachelor’s level
Teaching Period: I (The course will be given for the final time in autumn 2013.)
Workload: Lectures (including 2 h repetition): 24 h
Preparation for lectures and self-study: 34 h
Exercises: 24 h
Solving tasks independently: 36 h
Going through the model answers of exercises: 12 h
Exam: 3 h
Learning Outcomes: After completing the course the student will be able to
1. distinguish between the types of motion of a physical system in different coordinate
systems,
2. apply the Lorentz transformations on simple physical problems,
3. calculate the motion of a particle in a central-force field,
4. describe the basic concepts of the electromagnetic field,
5. explain the wave and particle properties of electromagnetic radiation,
6. use mathematical tools (vectors and integrals).
Content: Always necessary:
Inertial reference frames. Galilean transformations. Frames in accelerating motion. The
principle of relativity. Consequences of the principle of relativity. Lorentz transformations.
Relativistic momentum and energy. Central-force field. Electromagnetic (EM) field in a
vacuum. Photon. Wave-particle duality. Blackbody radiation. The photoelectric effect. The
X-ray continuum. The Compton effect.
Often necessary:
Centrifugal and Coriolis acceleration. EM field in inertial reference frames. Invariance of
EM field under the Lorentz transformation. Collisions in the CM coordinate system.
Relativistic Doppler effect. The motion of a charged particle in an EM field.
Sometimes useful:
Maxwell’s equations in the differential form. Scalar and vector potential. The Foucault
pendulum.
Assessment Methods and Criteria: Lectures and exercises. Exam. By doing exercises
one can get credits for the exam, but no more than 20% of the total score.
Study Material: To be announced later.
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-0.2011 Physics IIIA.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.2061
Prerequisites: Physics 1-4, Mathematics L1-L2
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Intended for the degree programme TFM and the students selected
into the Extended Curriculum in Science.
Tfy-0.3211 Kvanttimekaniikan jatkokurssi (5 op)
Vastuuopettaja: Jami Kinnunen
Kurssin asema: A2-moduuli
Kurssin taso: Kurssi on tarkoitettu perusopinnot suorittaneille
Opetusperiodi: I - II (Kurssi luennoidaan viimeisen kerran syksyllä 2013.)
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot: 36 h (12 x 3 h)
Laskuharjoitukset: 24 h (12 x 2 h)
Itsenäinen opiskelu ja harjoitusten ratkaiseminen: 60 h (12 x 5 h)
Välikokeet tai tentti ja valmistautuminen: 14 h (6 h + 8 h)
Osaamistavoitteet: Osaamistavoitteet: Tieteelliset tiedot: 3d pallosymmetrisen
potentiaalin ratkaisut, sirontaongelma, relativistisen kvanttimekaniikan ongelmat, kahden
identtisen hiukkasen aaltofunktion rakenne.
58
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Käytännölliset tiedot: Osaa (anti)symmetrisoida kahden identtisen hiukkasen
aaltofunktion, matalaenerginen s-aaltosironta.
Käytännölliset taidot: Osaa soveltaa ensimmäisen kertaluvun ajasta riippumatonta
häiriöteoriaa, hallitsee tilavektoriformalismin.
Tieteelliset asenteet: Kiinnostus kvanttimekaniikan ilmiömaailmaan.
Käytännölliset asenteet: Kriittisyys kaikkiin kurssin asioihin, erityisesti häiriöteorioihin.
Sisältö: Jatkoa kurssille Tfy-0.2124 Kvanttimekaniikka. Pyörimismäärien kytkentä. 3D
keskeispotentiaali, hiukkanen magneettikentässä, kahden kappaleen ongelma,
matriisimekaniikka, spinien yhteenlasku, EPR paradoksi, identtiset hiukkaset, ajasta
riippumaton häiriöteoria, sirontateoria, relativistista kvanttimekaniikkaa.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Kaksi välikoetta tai tentti.
Oppimateriaali: R. L. Liboff: Introductory Quantum Mechanics, Fourth Edition
(Addison Wesley, 2003).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.3211
Esitiedot: Tfy-0.2124
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Tfy-0.3211 Fortsättningskurs i kvantmekanik (5 sp)
Ansvarig lärare: Jami Kinnunen
Kursens status: A2-modul
Kursnivå: Kursen är ämnad för studerande som avlagt grundstudierna
Undervisningsperiod: I - II (Kursen föreläses för sista gången våren 2013.)
Arbetsmängd: 36 + 24 (3 + 2)
Innehåll: Fortsättning på Tfy-0.2124. Kopplat rörelsemängdsmoment. 3D
centralpotential, en partikel i ett magnetfält, två-kroppsproblemet, matrismekanik, addition
av spinn, EPR paradoxen, identiska partiklar, tidsoberoende störningsteori,
spridningsteori, relativistisk kvantmekanik.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Två mellanförhör eller tentamen.
Studiematerial: R. L. Liboff: Introductory Quantum Mechanics, Fourth Edition
(Addison Wesley, 2003)
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.3211
Förkunskaper: Tfy-0.2124
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig På WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tfy-0.3211 Advanced Quantum Mechanics (5 cr)
Responsible teacher: Jami Kinnunen
Status of the Course: A2-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their general
studies
Teaching Period: I - II (The course will be given for the final time in autumn 2013.)
Workload: 36 + 24 (3 + 2)
Content: Continuation for the course Tfy-0.2124. Coupled angular momentum.3D central
potential, particle in a magnetic field, two-body problem, matrix mechanics, addition of
spins, EPR paradox, identical particles, time-independent perturbation theory, scattering
theory, relativistic quantum mechanics.
Assessment Methods and Criteria: Two mid-term exams or a final exam
Study Material: R. L. Liboff: Introductory Quantum Mechanics, Fourth Edition
(Addison Wesley, 2003)
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.3211
Prerequisites: Tfy-0.2124
59
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Tfy-0.3252 Soft Matter Physics (5 cr)
Responsible teacher: Emppu Salonen
Status of the Course: A2-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their general
studies
Teaching period: I - II (The course will be given for the final time in autumn 2013.)
Workload: Lectures, 24 h
Independent review of the course material, 24 h
Working on project assignments (guided+independent), 24+36 = 60 h
Online discussion forum posts, 9 h
Getting familiar with the Moodle workspace, 2 h
Preparing for the exam, 10 h
Taking the exam, 3 h
Learning Outcomes: After taking the course, the student will be able to
1. Define what soft matter is and how it differs from ordinary liquids or crystalline matter.
2. Define the basic soft matter systems (colloids, polymers, liquid crystals, surfactants),
and explain the related basic terminology.
3. Describe the basic molecular-level physical interactions in soft matter, and catogorize
these interactions based on their properties (magnitude of interaction energy, distance
dependence, directionality).
4. Explain the thermodynamic principles of the hydrophobic effect and molecular
self-assembly.
5. Estimate which types of self-assembled structures simple amphiphilic molecules form
in an aqueous environment (basic structure type, aggregation number), and suggest
ways for modulating the structural and dynamic properties of such aggregates.
6. Explain the origin of osmotic effects and how they manifest in interactions between
molecular aggregates or larger particles.
7. Solve the Poisson-Boltzmann equation for ionic distributions around molecular
aggregates or larger particles in simple applications.
8. Apply the Hamaker theory to estimate the magnitude of van der Waals interactions
between mesoscopic and larger particles, and explain how the modern van der Waals
theory can estimate the Hamaker coefficient for the interacting particles.
Content: Definition(s) of soft matter. Basic soft matter systems (colloids, polymers, liquid
crystals, surfactants), and the related terminology. Basic physical interactions in soft
matter. Hydrophobic effect. Thermodynamics of molecular self-assembly. Osmosis and
osmotic pressure. Poisson-Boltzmann theory. Hamaker theory. Principles of colloidal
stability. Critical micelle concentration (CMC). Surfactant packing parameter. Principles of
modern van der Waals theory.
Assessment Methods and Criteria: Project assignments (60%), online forum
discussions (10%), exam (30%).
Study Material: Lecture notes.
Useful additional reading (though not compulsory): Jacob Israelachvili, Intermolecular and
Surface Forces, 4th edition (Academic Press); Håkan Wennerström, The Colloidal
Domain: Where Physics, Chemistry and Biology Meet (Wiley); Richard A.L. Jones, Soft
Condensed Matter (Oxford University Press).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.3252/
Prerequisites: Tfy-0.3131 Thermodynamics and Tfy-125.2013 Modern Chemistry for
Physicists.
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: English
60
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Further Information: Replaces the course Tfy-3.363 Introduction to Soft Matter Physics.
Tfy-0.4800 Physics Research Seminar L (V) (4 cr)
Responsible teacher: Risto Nieminen; Torbjörn Björkman
Teaching period: I, II, III, IV, V
Content: Seminar series on current research topics in physics and its applications, with
contributions by both invited guest speakers, post-doctoral researchers and graduate
students. The students may earn credits by attending and presenting a talk.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.4800
Evaluation: pass/fail
Language of Instruction: English
Tfy-0.5410 Measurements in Physics L (V) (1-4 cr)
Teaching period: I, II, III, IV
Workload: 0+30
Content: Personal student exercises in experimental physics, measurement technology
and data analysis.
Substitutes for Courses: Replaces course Tfy-3.3400 Measurements in physics.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.5410/
Evaluation: pass/fail
Language of Instruction: English
Tfy-0.5420 Fysiikan opetus L (V) (2-6 op)
Vastuuopettaja: Martti Puska
Opetusperiodi: I, II, III, IV, V
Sisältö: Opetusharjoittelu fysiikan kurssilla luennoitsijan ohjauksessa.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.5420
Esitiedot: Ylempi korkeakoulututkinto.
Arvosteluasteikko: pass/fail
Opetuskieli: Sopimuksen mukaan.
Tfy-0.5420 Undervisning i fysik L (V) (2-6 sp)
Ansvarig lärare: Martti Puska
Undervisningsperiod: I, II, III, IV, V
Innehåll: Lärarpraktik i fysik kurssen under instruktion av förelösaren.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.5420
https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.5420
Förkunskaper: Högre högskole-examen
Bedömningsskala: pass/fail
Undervisningsspråk: Enligt överenskommelse.
Tfy-0.5420 Teaching Physics P (V) (2-6 cr)
Responsible teacher: Martti Puska
Teaching Period: I, II, III, IV, V (Autumn & Spring)
Content: Practicing teaching in physics courses under the supervision of the course
lectyrer.
Course Homepage:
https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.5420
https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.5420
Prerequisites: McS or equivalent.
Grading Scale: pass/fail
Language of Instruction: To be agreed with the teacher.
61
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Tfy-105.5111 Computational Physics, special assignment (V) (10 cr)
Responsible teacher: Martti Puska; Tapio Ala-Nissilä; Adam Foster; Päivi Törmä; Mikko
Alava; Risto Nieminen
Status of the Course: C-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree
Teaching period: According to agreement
Workload: 0 + 200
Content: Special assignments are independent research or programming projects,
literature reviews etc within the field of the chair of Physics,Tfy-3 and the chair of
Computational Physics, Tfy-105. There are special guidelines for performing the
assignments.
Substitutes for Courses: This cource replaces the cource Tfy-3.393.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-105.5111/ and
http://physics.aalto.fi/studies/special-assignments/
Evaluation: 0-5
Language of Instruction: English
Tfy-125.4313 Microscopy of Nanomaterials L (5 cr)
Responsible teacher: Janne Ruokolainen
Teaching period: III - IV
Workload: 24 + 24 (2 + 2)
Content: The course gives basic knowledge of the microscopy of materials nanoscale
structures - including soft and hard materials. Lectures will concentrate on transmission
electron microscopy (TEM), cryo-electron microscopy, high resolution imaging, electron
diffraction and analytical microscopy by using elemental analyses (EDX, EELS).
Additionally scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) and
methods to prepare samples are lectures.
Study Material: to be announced
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-125.313 Microscopy of
Nanomaterials.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-125.4313
Evaluation: 1-5 · Opintojaksot
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-125.4314 Microscopy of Nanomaterials, laboratory course L (5 cr)
Responsible teacher: Matti Kaivola; Janne Ruokolainen
Teaching period: IV (Spring)
Workload: 0 + 48 (0 + 4)
Content: As practical exercises nanostructured materials are studied with various
microscopy methods. Course includes all the basic sample preparation methods for both
hard and soft materials and practical microscopy exercises by using transmission electron
microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy
(AFM).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-125.4314
Evaluation: 1-5 · Opintojaksot
Language of Instruction: English
Further Information: Number of students participating to the course will be limited.
(approx. 9)
Tfy-125.4341 Polymer Physics (5 cr)
Responsible teacher: Janne Ruokolainen
Teaching period: I - II (alternate years, lectured autumn 2013)
62
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Workload: 24 + 24 (2 + 2)
Content: This course deals with how the structure of polymers will affect their physical
properties. Linear and non-linear deformation mechanics, visco-elastic and mechanical
properties.
Study Material: to be announced
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-125.312 Polymer Physics.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-125.4341
Prerequisites: Classical mechanics, basic statistical mechanics, elementary
thermodynamics.
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-125.4423 Modern Optics L (V) (5 cr)
Responsible teacher: Matti Kaivola
Teaching period: III - IV (alternate years, not lectured spring 2014)
Workload: 24 + 24 (2 + 2)
Content: An advanced course in modern optics, dealing with some aspect of physical,
statistical, non-linear or quantum optics, and their modern applications. For the contents
of the course, see the course homepage.
Assessment Methods and Criteria: Two midterm exams or a final exam.
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-125.423 Modern Optics.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-125.4423
Prerequisites: Tfy-125.4321 Laser Technology and Optics / PHYS-E0435 Optical
Physics
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-125.4433 Laser Physics L (5 cr)
Responsible teacher: Matti Kaivola; Andriy Shevchenko
Teaching period: III - IV (alternate years, lectured spring 2014)
Workload: 24 + 24 (2 + 2)
Content: Physical foundation for lasers. Interaction phenomena between light and
matter, propagation of laser beams, optical resonators, rate equations for lasers, transient
phenomena, some topical laser application as a case study.
Assessment Methods and Criteria: Two midterm exams or a final exam.
Study Material: S. Hooker and C. Webb, Laser Physics, Oxford University Press 2010
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-125.422 Laser Physics.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-125.4433
Prerequisites: Tfy-125.4321 Laser Technology and Optics / PHYS-E0435 Optical
Physics
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-125.4910 Individual Studies L (V) (1-10 cr)
Responsible teacher: Matti Kaivola; Olli Ikkala; Janne Ruokolainen
Teaching period: I, II, III, IV (Autumn & Spring)
Content: The contents and scope of the individual course should be agreed upon with
the teacher in charge.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-125.4910
Evaluation: 1-5 · Opintojaksot
Language of Instruction: English
63
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Tfy-125.5111 Physics, special assignment (V) (10 cr)
Responsible teacher: Matti Kaivola; Olli Ikkala; Janne Ruokolainen
Status of the Course: C-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree
Teaching period: According to agreement
Workload: 0 + 200
Content: The special assignments are independent laboratory assignments, planning
jobs, literature reviews, etc. from the subject areas of molecular materials and optics.
There are written instructions on how to fulfill these assignments. The role of the special
assignments is explained more closely in the description of the Master’s degree.
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-125.398.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-125.5111/ and
http://physics.aalto.fi/studies/special-assignments/
Evaluation: 0-5
Language of Instruction: English
Tfy-3.1193 Fysiikka IIA (3 op)
Kurssin asema: P-moduuli
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: I (Kurssi luennoidaan viimeisen kerran syksyllä 2013.)
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot: 24 h
Harjoitukset: 12 h
Luennoille ja harjoituksiin valmistautuminen, tehtävien tekeminen, kertaus: 30 h
Tenttiin valmistautuminen: 11 h
Tentti: 3 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija
1. osaa luetella sähköpiirin peruskomponentit sekä tuntee näiden vaikutuksen piiriin,
2. osaa ratkaista virrat ja jännitteet tasavirtapiirissä,
3. osaa selittää magneettisen voiman ja induktion periaatteen,
4. osaa ratkaista virrat ja jännitteet vaihtovirtapiirissä,
5. erottaa toisistaan pätö-, nimellis- ja loistehon,
6. osaa selittää johtavuuden mikroskooppiset periaatteet.
Sisältö: Sähkömagneettiset vuorovaikutukset. Tasa- ja vaihtovirtapiirit
komponentteineen.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Tentti ja laskuharjoitukset.
Oppimateriaali: D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern
Physics, 4th edition, Pearson (Prentice Hall).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1193/
Esitiedot: Tfy-3.1181, Tfy-3.1182 sekä lukion oppimäärän mukaiset kurssit FY6 ja FY7
soveltuvin osin.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Tarkoitettu tutkinto-ohjelmille KON, ENE, RRT, YYT.
Tfy-3.1193 Fysik IIA (3 sp)
Kursens status: Grundstudier P
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: I (Kursen föreläses för sista gången hösten 2013.)
Arbetsmängd: 12 + 24 (2 + 4)
Lärandemål: De för yrkesinriktade studier behövliga grundkunskaperna i fysik.
Innehåll: Elektromagnetisk växelverkan. Lik- och växelströmskretsar och deras
64
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
komponenter
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Tentamen och räkneövningar.
Studiematerial: D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern
Physics, 4th edition, Pearson (Prentice Hall).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1193/
Förkunskaper: Tfy-3.1181, Tfy-3.1182 ovh gymnasiets kursser FY6 ja FY7 i fysik.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Avsedd för examensprogrammen KON, ENE, RRT, YYT.
Tfy-3.1193 Physics IIA (3 cr)
Status of the Course: General studies P
Level of the Course: Bachelor´s level
Teaching Period: I (The course will be given for the final time in autumn 2013.)
Workload: 12 + 24 (2 + 4)
Learning Outcomes: Basic engineering physics.
Content: Electromagnetic interactions. Dc and ac circuits and components.
Assessment Methods and Criteria: Exam and excercises.
Study Material: D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern
Physics, 4th edition, Pearson (Prentice Hall).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1193/
Prerequisites: Tfy-3.1181, Tfy-3.1182 and FY6 ja FY7 courses of physics at the Finnish
high school level.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enrollon WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Intended for the degree programmes KON, ENE, RRT, YYT.
Tfy-3.1194 Fysiikka IIB (3 op)
Vastuuopettaja: Jouko Lahtinen
Kurssin asema: P-moduli
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: II (Kurssi luennoidaan viimeisen kerran syksyllä 2013.)
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot: 24 h
Harjoitukset: 12 h
Luennoille ja harjoituksiin valmistautuminen, tehtävien tekeminen, kertaus: 30 h
Tenttiin valmistautuminen: 11 h
Tentti: 3 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija
1. osaa suorittaa suhteellisuusteoreettisen koordinaatistomuutoksen sekä laskea ajan ja
pituuden muutoksia,
2. osaa ratkaista suhteellisuusteoreettisia tehtäviä, joissa esiintyy energia ja liikemäärä,
3. osaa selittää fotonin ja muitten hiukkasten aaltoluonteen,
4. tunnistaa ja osaa selittää perusydinreaktiot (alfa-, beta- ja gammahajoaminen),
5. osaa ratkaista yksittäisen ytimen halkeamistehtävän mekaniikan näkökulmasta,
6. osaa johtaa ytimien hajoamislain ja vastaavan lain aktiivisuudelle,
7. osaa ratkaista kvanttimekaanisen hiukkasen ominaisuuksia yksinkertaisissa
potentiaaleissa.
Sisältö: Erikoinen suhteellisuusteoria. Kvantti- ja ydinfysiikkaa. Aineen rakenne.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Tentti ja laskuharjoitukset.
Oppimateriaali: D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern
Physics, 4th edition, Pearson (Prentice Hall).
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1194/
65
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Esitiedot: Tfy-3.1181, Tfy-3.1182 ja Tfy-3.1193 sekä lukion oppimäärän mukainen kurssi
FY8 soveltuvin osin.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Tarkoitettu tutkinto-ohjelmille KON, ENE, RRT, YYT.
Tfy-3.1194 Fysik IIB (3 sp)
Ansvarig lärare: Jouko Lahtinen
Kursens status: Grundstudier P
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: II (Kursen föreläses för sista gången hösten 2013.)
Arbetsmängd: 12 + 24 (2 + 4)
Lärandemål: De för yrkesinriktade studier behövliga grundkunskaperna i fysik.
Innehåll: Speciella relativitetsteorin. Kvantfysik. Kärnfysik. Materiens struktur.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Tentamen och räkneövningar.
Studiematerial: D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern
Physics, 4th edition, Pearson (Prentice Hall).
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1194/
Förkunskaper: Tfy-3.1181, Tfy-3.1182 ja Tfy-3.1193 och gymnasiets kurs FY8.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Avsedd för examensprogrammen KON, ENE, RRT, YYT.
Tfy-3.1194 Physics IIB (3 cr)
Responsible teacher: Jouko Lahtinen
Status of the Course: General studies P
Level of the Course: Bachelor´s level
Teaching Period: II (The course will be given for the final time in autumn 2013.)
Workload: 12 + 24 (2 + 4)
Learning Outcomes: Basic engineering physics.
Content: Quantum physics and structure of matter. Nuclear physics.
Assessment Methods and Criteria: Exam and exercises.
Study Material: D. C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern
Physics, 4th edition, Pearson (Prentice Hall).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1194/
Prerequisites: Tfy-3.1181, Tfy-3.1182 ja Tfy-3.1193 and FY8 course of physics at the
Finnish high school level.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Intended for the degree programmes KON, ENE, RRT, YYT.
Tfy-3.1253 Fysiikka IIA (3 op)
Vastuuopettaja: Jouko Lahtinen
Kurssin asema: P-moduuli
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: IV (Kurssi luennoidaan viimeisen kerran keväällä 2014.)
Työmäärä toteutustavoittain: Luennot: 24 h (4h/vko)
Harjoitukset: 12 h (2h/vko) + kotitehtävien tekeminen 12 h (2h/vko)
Luentoihin valmistautuminen, ohjelmistoihin perehtyminen, kertaaminen: 18 h
Tenttiin valmistautuminen: 7 h
Tentti: 3 h
66
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Osaamistavoitteet: Syventäviin opintoihin tarvittavat fysiikan perustiedot. Opintojakson
suoritettuaan opiskelija osaa
1. määrittää varausjakauman aiheuttaman sähkökentän ja sen perusteella potentiaalieron
2. määrittää sähkövirran aiheuttaman magneettikentän,
3. määrittää sähkö- tai magneettikentässä olevaan kappaleeseen vaikuttavan voiman
4. määrittää induktiojännitteen ja
5. laskea tehtäviä yksinkertaisista tasa- ja vaihtovirtapiireistä
Sisältö: Sähkö- ja magneettikenttä. Sähkövarauksen kuljettuminen ja tasavirtapiirit.
Sähkömagneettinen induktio ja vaihtovirtapiirit. Aineen ja kenttien välinen vuorovaikutus.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Tentti.
Oppimateriaali: Wolfson: Essential University Physics (Pearson).
Korvaavuudet: Tämän kurssin voi korvata kurssilla Tfy-3.1193 Fysiikka IIA,
ruotsinkielisellä kurssilla Tfy-3.1373 Fysik IIA tai englanninkielisellä kurssilla Tfy-3.1393
Physics IIA.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1253/
Esitiedot: Tfy-3.1241 ja Tfy-3.1242 sekä lukion pitkä matematiikka ja lukion oppimäärän
mukaiset kurssit FY6 ja FY7 soveltuvin osin.
Arvosteluasteikko: 0-5
Ilmoittautuminen: Ilmoittautuminen WebOodissa.
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Tarkoitettu tutkinto-ohjelmille BTT, GMA, KEM, MTE, PUU, TIK.
Tfy-3.1253 Fysik IIA (3 sp)
Ansvarig lärare: Jouko Lahtinen
Kursens status: Grundstudier P
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: IV (Kursen föreläses för sista gången våren 2014.)
Arbetsmängd: 24 + 12 (4 + 2)
Lärandemål: De för yrkesinriktade studier behövliga grundkunskaperna i fysik.
Innehåll: El- och magnetfält. Laddningars rörelse och likströmskretsar. Elektromagnetisk
induktion och växelströmskretsar. Växelverkan mellan materia och elektromagnetiska fält.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Tentamen.
Studiematerial: Wolfson: Essential University Physics (Pearson).
Ersättande prestationer: För de svensksprågika studenten finns kursen Tfy-3.1373
Fysik IIA som ersättas denna kursen. Kursen kan också ersättas med kursen Tfy-3.1193
Fysiikka IIA eller med den engelska kursen Tfy-3.1393 Physics IIA.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1253/
Förkunskaper: Tfy-3.1241 och Tfy-3.1242, gymnasiets långa lärokurs i matematik och
lärokurser FY6 och FY7 i fysik.
Bedömningsskala: 0-5
Anmälning: Studerande anmäler sig på WebOodi.
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Avsedd för examensprogrammen BTT, GMA, KEM, MTE, PUU,
TIK.
Tfy-3.1253 Physics IIA (3 cr)
Responsible teacher: Jouko Lahtinen
Status of the Course: General studies P
Level of the Course: Bachelor´s level
Teaching Period: IV (The course will be given for the final time in spring 2014.)
Workload: 24 + 12 (4 + 2)
Learning Outcomes: Basic physics for engineering studies.
Content: Static electric and magnetic fields. Electric current and dc circuits.
Electromagnetic induction and ac circuits. Electromagnetic fields in matter.
67
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Assessment Methods and Criteria: Exam.
Study Material: Wolfson: Essential University Physics (Pearson).
Substitutes for Courses: For English speaking students there is the course Tfy-3.1393
Physics IIA which replaces this course. The course can be replaced also with courses
Tfy-3.1193 Fysiikka IIA or with the Swedish course Tfy-3.1373 Fysik IIA.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1253/
Prerequisites: Tfy-3.1241 Physics IA ja Tfy-3.1242 Physics. The extended mathematics
curriculum and seven courses of physics at the Finnish high school level.
Grading Scale: 0-5
Registration for Courses: Students enroll on WebOodi.
Language of Instruction: Finnish
Further Information: Intended for the degree programmes BTT, GMA, KEM, MTE, PUU,
TIK.
Tfy-3.1530 Fysiikan lyhyet laboratoriotyöt (2 op)
Vastuuopettaja: Jani Sainio
Kurssin asema: P-moduuli
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: I, II, V
Työmäärä toteutustavoittain: Luento-opetus (aloitusluento): 3 h
Esitentti: 2 h
Laboratoriotyöskentely: 12 h (4 x 3 h)
Luentoon, esitenttiin ja laboratoriotyöskentelyyn valmistautuminen: 9 h
Selostukset (1 kpl): 26 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija
1. hallitsee teknisen raportin kirjoittamisen perusperiaatteet,
2. pystyy soveltamaan erilaisia mittaustulosten käsittelymenetelmiä ja arvioimaan
mittausten luotettavuutta kriittisesti,
3. on päässyt havainnoimaan fysiikan ilmiöitä käytännössä.
Sisältö: Mittausten suorittamisen ja raportoinnin perusteet. Neljä harjoitustyötä
mekaniikasta, lämpö-, valo- ja sähköopista Tutkitaan annettuja systeemejä mittauksin,
opitaan analysoimaan tuloksia matemaattisesti ja opitaan tieteellisen raportoinnin
perusteet.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Hyväksytyt selostukset ja esitentti.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa opintojakson Tfy-3.153 Fysiikan laboratoriotyöt.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1530/
Esitiedot: Fysiikka I tai seitsemän kurssia lukion fysiikkaa.
Arvosteluasteikko: 0-5
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Kurssin opetusryhmiin mahtuu paremmin syksyllä. Tarkoitettu
tutkinto-ohjelmille EST, TLT, PUU, TIK.
Tfy-3.1530 Laboratoriearbeten i fysik, kort kurs (2 sp)
Ansvarig lärare: Jani Sainio
Kursens status: Grundstudier P
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: I, II, V
Arbetsmängd: 3 + 12
Innehåll: Grunderna i utförande av mätningar och rapportering. Fyra övningsarbeten i
mekanik, värmelära, optik och ellära. Givna system studeras genom mätningar och
mätresultaten analyseras matematiskt.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Godkända rapporter samt förtentamen.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter studieperioden Tfy-3.153 Laboratoriearbeten i
fysik.
68
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1530/
Förkunskaper: Fysik I eller sju kursser fysik i gymnasiet.
Bedömningsskala: 0-5
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Det finns mera rum i undervisninsgrupperna på hösten. Avsedd för
examensprogrammen EST, TLT, PUU, TIK.
Tfy-3.1530 Concise physics laboratory experiments (2 cr)
Responsible teacher: Jani Sainio
Status of the Course: General studies P
Level of the Course: Bachelor´s level
Teaching Period: I, II, V (Autumn or Spring)
Workload: Lectures: 3 h
Preliminary exam: 2 h
Laboratory experiments: 12 h (4 x 3 h)
Preparation for lecture, preliminary exam and laboratory experiments: 9 h
Reports (Qnty: 1): 26 h
Learning Outcomes: After the course the student
1. knows the basic principles of writing technical reports,
2. can apply different analysis methods to measurement results and can estimate the
reliability of the measurements,
3. has been able to observe physics phenomena in practice.
Content: Learning to perform guided experiments, process the measured data, estimate
the accuracy and precision, and report the results. Four experiments on mechanics,
thermodynamics, optics, electricity and magnetism.
Assessment Methods and Criteria: Preliminary exam and accepted reports.
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-3.153 Physics, laboratory course.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1530/
Prerequisites: Physics I.
Grading Scale: 0-5
Language of Instruction: Finnish
Further Information: There is more room in the teaching groups of the fall. Intended for
the degree programmes EST, TLT, PUU, TIK.
Tfy-3.1540 Fysiikan laboratoriotyöt I (3 op)
Vastuuopettaja: Jani Sainio
Kurssin asema: P-moduuli
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: I, II, V
Työmäärä toteutustavoittain: Luento-opetus (aloitusluento): 3 h
Esitentti: 2 h
Laboratoriotyöskentely: 18 h (6 x 3 h)
Luentoon, esitenttiin ja laboratoriotyöskentelyyn valmistautuminen: 11 h
Selostukset (2 kpl): 46 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija
1. hallitsee teknisen raportin kirjoittamisen perusperiaatteet,
2. pystyy soveltamaan erilaisia mittaustulosten käsittelymenetelmiä ja arvioimaan
mittausten luotettavuutta kriittisesti,
3. on päässyt havainnoimaan fysiikan ilmiöitä käytännössä.
Sisältö: Mittausten suorittamisen ja raportoinnin perusteet. Kuusi harjoitustyötä
mekaniikasta, lämpö-, valo- ja sähköopista sekä radioaktiivisuudesta. Tutkitaan annettuja
systeemejä mittauksin, opitaan analysoimaan tuloksia matemaattisesti ja opitaan
tieteellisen raportoinnin perusteet.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Hyväksytyt selostukset ja esitentti.
69
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Korvaavuudet: Kurssi korvaa opintojakson Tfy-3.154 Fysiikan laboratoriotyöt.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1540/
Esitiedot: Fysiikka I tai seitsemän kurssia lukion fysiikkaa.
Arvosteluasteikko: 0-5
Opetuskieli: suomi
Lisätietoja: Kurssin opetusryhmiin mahtuu paremmin syksyllä. Tarkoitettu
tutkinto-ohjelmille AUT, KON, MTE, TIK, TUO, GMA, ENE.
Tfy-3.1540 Laboratoriearbeten i fysik I (3 sp)
Ansvarig lärare: Jani Sainio
Kursens status: Grundstudier P
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: I, II, V
Arbetsmängd: 3 + 18
Innehåll: Grunderna i utförandet av mätningar och rapportering. Sex övningsarbeten i
mekanik, värmelära, ellära, optik och radioaktivitet. Givna system studeras genom
mätningar och mätresultaten analyseras matematiskt.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Godkända rapporter samt förtentamen.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter studieperioden Tfy-3.154 Laboratoriearbeten i
fysik.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1540/
Förkunskaper: Fysik I eller sju kursser fysik i gymnasiet.
Bedömningsskala: 0-5
Undervisningsspråk: finska
Tilläggsinformation: Det finns mera rum i undervisningsgrupperna pä hösten. Avsedd
för examensprogrammen AUT, KON, MTE, TIK, TUO, GMA, ENE.
Tfy-3.1540 Physics, laboratory course I (3 cr)
Responsible teacher: Jani Sainio
Status of the Course: General studies P
Level of the Course: Bachelor´s level
Teaching Period: I, II, V (Autumn or Spring)
Workload: Lectures: 3 h
Preliminary exam: 2 h
Laboratory experiments: 18 h (6 x 3 h)
Preparation for lecture, preliminary exam and laboratory experiments: 11 h
Reports (Qnty: 2): 46 h
Learning Outcomes: After the course the student
1. knows the basic principles of writing technical reports,
2. can apply different analysis methods to measurement results and can estimate the
reliability of the measurements,
3. has been able to observe physics phenomena in practice.
Content: Learning to perform guided experiments, process the measured data, estimate
the accuracy and precision, and report the results. Six experiments on mechanics,
thermodynamics, optics, electricity, magnetism and radioactivity.
Content: Learning to perform guided experiments, process the measured data, estimate
the accuracy and precision, and report the results. Six experiments on mechanics,
thermodynamics, optics, electricity, magnetism and radioactivity.
Assessment Methods and Criteria: Preliminary exam and accepted reports.
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-3.154 Physics, laboratory course.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1540/
Prerequisites: Physics I.
Grading Scale: 0-5
Language of Instruction: Finnish
70
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Further Information: There is more room on the teaching groups of the fall. Intended for
the degree programmes AUT, KON, MTE, TIK, TUO, GMA, ENE.
Tfy-3.1550 Fysiikan laboratoriotyöt II (2 op)
Vastuuopettaja: Jani Sainio
Kurssin asema: P-moduuli
Kurssin taso: Kandidaattitaso
Opetusperiodi: I, II (viimeinen toteutus syksy 2013)
Työmäärä toteutustavoittain: Laboratoriotyöskentely: 18 h (6 x 3 h)
Laboratoriotyöskentelyyn valmistautuminen: 4 h
Selostukset (1,5 kpl): 30 h
Osaamistavoitteet: Opintojakson suoritettuaan opiskelija
1. hallitsee teknisen raportin kirjoittamisen perusperiaatteet,
2. pystyy soveltamaan erilaisia mittaustulosten käsittelymenetelmiä ja arvioimaan
mittausten luotettavuutta kriittisesti,
3. on päässyt havainnoimaan modernin fysiikan ilmiöitä käytännössä.
Sisältö: Neljä harjoitustyötä atomi- ja ydinfysiikasta sekä sähköopista.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet: Hyväksytyt selostukset.
Korvaavuudet: Kurssi korvaa opintojakson Tfy-3.155 Fysiikan laboratoriotöiden
lisäopintojakso. Kurssi yhdessä kurssin Tfy-3.1520 Fysiikan laajat laboratoriotyöt I tai
kurssin Tfy-3.1540 Fysiikan laboratoriotyöt I kanssa korvaa opintojakson Tfy-3.1500
Fysiikan laajat laboratoriotyöt.
Kurssin kotisivu: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1550/
Esitiedot: Tfy-3.1520 Fysiikan laajat laboratoriotyöt I tai Tfy-3.1540 Fysiikan
laboratoriotyöt I
Arvosteluasteikko: 0-5
Opetuskieli: suomi
Tfy-3.1550 Laboratoriearbeten i fysik II (2 sp)
Ansvarig lärare: Jani Sainio
Kursens status: Grundstudier P
Kursnivå: Kandidatnivå
Undervisningsperiod: I, II (sista gången hösten 2013)
Arbetsmängd: 0 + 18
Innehåll: Fyra övningsarbeten i atom- och kärnfysik och ellära.
Metoder, arbetssätt och bedömningsgrunder: Godkända rapporter.
Ersättande prestationer: Kursen ersätter studieperioden Tfy-3.155 Laboratoriearbeten i
fysik, tilläggsstudieperiod. Kursen Tfy-3.1520 eller kursen Tfy-3.1540 kompletterad med
denna kurs bildar kursen Tfy-3.1500.
Kursens webbplats: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1550/
Förkunskaper: Tfy-3.1520 Laboratoriearbeten i fysik I, utvidgad kurs eller Tfy-3.1540
Laboratoriearbeten i fysik I
Bedömningsskala: 0-5
Undervisningsspråk: finska
Tfy-3.1550 Physics, laboratory course II (2 cr)
Responsible teacher: Jani Sainio
Status of the Course: General studies P
Level of the Course: Bachelor´s level
Teaching Period: I, II (last time in autumn 2013)
Workload: Laboratory experiments: 18 h (6 x 3 h)
Preparation for laboratory experiments: 4 h
Reports (Qnty: 2): 30 h
Learning Outcomes: After the course the student
71
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
1. knows the basic principles of writing technical reports,
2. can apply different analysis methods to measurement results and can estimate the
reliability of the measurements,
3. has been able to observe modern physics phenomena in practice.
Content: Four experiments on atomic and nuclear physics and electricity and magnetism.
Assessment Methods and Criteria: Accepted reports.
Substitutes for Courses: Replaces the course Tfy-3.155 Physics, additional laboratory
course. The course Tfy-3.1520 or Tfy-3.1540 together with Tfy-3.1550 can replace the
course Tfy-3.1500.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.1550/
Prerequisites: Tfy-3.1520 Physics, extended laboratory course I or Tfy-3.1540 Physics,
laboratory course I.
Grading Scale: 0-5
Language of Instruction: Finnish
Tfy-3.4311 Materials Physics II L (5 cr)
Responsible teacher: Martti Puska; Emppu Salonen
Status of the Course: A3-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree.
Teaching period: I - II (Autumn)
Workload: Lectures: 27 h
Exercises (in auditorium): 15 h
Exercises (at home): 30 h
Theory reading at home (during the course): 30 h
Theory reading at home (before the exam): 24 h
Exam: 6 h
Learning Outcomes: The student obtains the basic knowledge to follow scientific
research on different fields of materials physics.
Content: Selected topics in materials physics: Physics of semiconductors, lattice defects,
dielectric properties of solids, magnetism, superconductivity.
Assessment Methods and Criteria: Home exercises and two midterm exams or one
final exam.
Study Material: Ibach, Lüth: Solid-State Physics;
Ashcroft-Mermin: Solid State Physics (partly);
Elliott: The Physics and Chemistry of Solids (partly)
Substitutes for Courses: This course replaces the course Tfy-3.461 Materials Physics II
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4311/
Prerequisites: Tfy-0.3233
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-3.4323 Quantum Physics L (5 cr)
Responsible teacher: Päivi Törmä
Status of the Course: A3-module
Level of the Course: The course is mainly for students who have completed their
Bachelor’s Degree
Teaching period: III - IV (Spring)
Workload: Lectures 36 hrs (3 hrs/week)
In-class exercises (mathematical derivation, calculation) 24 hrs (2 hrs/week)
Independent work (preparation for lectures and revision, in-class exercises) 75 hrs
Learning Outcomes: After this course, the student knows the basics of many-body
quantum physics and is able to apply the related methods and techniques in calculations.
72
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
The student will also get an overview of some of the most fascinating research topics in
modern quantum many-body physics.
Content: Perturbation theory, interaction of a two-level system with a (quantized)
field, basics of the many-body formalism, quantum coherence in modern physics
(quantum information, Bose-Einstein and Fermi condensates, quantum phase transitions.
Assessment Methods and Criteria: Two mid-term exams or a final exam
Study Material: Material announced on the course web page.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4323/
Prerequisites: PHYS-C0210, recommended Tfy-0.3211
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-3.4331 Surface Physics L (5 cr)
Responsible teacher: Peter Liljeroth
Status of the Course: A3-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree
Teaching period: III - IV (Spring 2014, lectured in even years)
Workload: 36 + 24 (3 + 2)
Content: Concepts and techniques in surface science. Atomic-scale imaging and
nanostructure manipulation. Electronic and structural properties of surfaces. Applications
in surface processes, including catalysis, etching and thin-film growth.
Assessment Methods and Criteria: Topical essay, short presentation and an exam
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4331/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-3.4343 Nanophysics L (5 cr)
Responsible teacher: Sebastiaan van Dijken
Status of the Course: A3-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree
Teaching period: I - II (Autumn, not lectured in the academic year 2013-2014, next
lecture in the fall of 2014)
Workload: 36 + 24 (3 + 2)
Learning Outcomes: This course focuses on new developments in nanophysics and will
test the ability of students to review recent scientific results.
Content: The course reviews current topics in nanophysics including, nanostructure
fabrication techniques (lithography/self-organization),the physics of fullerenes and
nanotubes, low-dimensional semiconductorsystems, nanoelectronics, nanomagnetism,
and spintronics.
Assessment Methods and Criteria: Topical essay and short presentation.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4343/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-3.4361 Advanced Statistical Physics L (5 cr)
Responsible teacher: Tapio Ala-Nissilä
Status of the Course: A3-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree
73
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Teaching period: I - II (alternate years, not lectured autumn 2013)
Workload: Lectures 36 hrs (3 hrs/week)
In-class exercises 24 hrs (2 hrs/week)
Learning Outcomes: Systematic treatment of advanced techniques in statistical physics.
Content: Review of thermodynamics and statistical physics. Percolation theory and
thermodynamics of interfaces. Fundamentals of phase transitions. Critical phenomena in
fluids. Landau theory. Fluctuations and the breakdown of Landau theory. Anomalous
dimensions. Scaling theory. The renormalization group. Special topics.
Assessment Methods and Criteria: Homework problems and a final exam.
Study Material: N. Goldenfeld: Lectures on Phase Transitions and the Renormalization
Group.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4361/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-3.4411 Experimental Methods in Physics L (5 cr)
Responsible teacher: Filip Tuomisto; Mika Sillanpää
Status of the Course: C-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree
Teaching period: I - II (Autumn)
Workload: Lectures / contact hrs 36 + 24 h (3 + 2)
Preparing for lectures 35 h
Assignment work (group+independent) 40 h
Learning Outcomes: After the course you can explain the basic concepts of physics
experiments. You how various physical quantities are transduced into electrical
quantities. You will be able to explain the basic working principles of the most common
temperature, pressure and displacement sensors as well as the most common vacuum
pumps and cryogenic equipment. You learn basic electronics needed for measurements.
You will be able to solve and design a simple filtering circuit with both passive and active
components, and explain the basic working principle of phase-sensitive detection. You
know how to protect the measurements from resistive, capacitive and inductive coupling
of noise. You will be able to apply the concepts of amplifier noise and measurement
sensitivity in order to figure out if a given quantity is measurable. You will have the basic
knowledge of microwave techniques. You will know the basic solutions related to
connecting a computer to an experiment (A/D conversion). You will be able to design a
simple experimental setup dedicated for sensitive measurements in basic research.
Content: The cource reviews methods, practices and data processing needed in
experimental physics research. Topics addressed include common sensors, amplifiers,
filters, measurement systems, vacuum technology, thermometry and computer-aided
experiments and data analysis.
Assessment Methods and Criteria: Participation in teaching (obligatory) and group
assignments OR exam
Substitutes for Courses: This course will replace the course Tfy-3.441 Experimental
Methods in Physics.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4411/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-3.4423 Computational Physics L (5 cr)
Responsible teacher: Ari Harju
Status of the Course: C-module
74
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree.
Teaching period: III - IV (Spring)
Workload: Lectures 36 hrs (2+1 hrs/week, 12 times)
In-class exercises 24 hrs (2 hrs/week, 12 times)
Independent computational work 36 hrs (3 hrs/week, 12 times)
Preparing for lectures and exam 36 hrs
Examination 3 hrs
Total 135 hrs.
Learning Outcomes: The course provides computational tools for problem solving with
main emphasis on physics-related cases. The course teaches both actual programming
and the algorithms used.
Content: The course involves various ways to use computers to solve physical problems.
The aim is to provide an overview of the field and discuss various simulation techniques
of both classical and quantum systems, ranging from Monte Carlo calculation of integrals
to simulations of interacting many-body quantum systems.
Assessment Methods and Criteria: Exercises (50% of the course grade)
Exam (50% of the course grade)
Study Material: Lecture notes.
Substitutes for Courses: This course will replace the course Tfy-3.475 Computer
simulation methods in physics.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4423/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
Tfy-3.4510 Special Course in Physics L (V) (3-10 cr)
Responsible teacher: Martti Puska
Teaching period: II
Content: The course is held by the staff or by visiting scientists. The topics of the course
change every year.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4510/
Evaluation: 0-5, may be graded with pass/fail
Language of Instruction: English
Tfy-3.4520 Special Course in Theoretical Physics L (V) (3-10 cr)
Responsible teacher: Tapio Ala-Nissilä; Risto Nieminen
Content: The course is held by the staff or by visiting scientists. The topics of the course
change every year. For example during the academic year 2013-2014 the following
course(s) will be given: Advanced mathematical methods in physics I (10 cr, Periods I-II,
Tapio Ala-Nissilä).
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4520/
Evaluation: 0-5, may be graded with pass/fail
Language of Instruction: English
Tfy-3.4801 Low Temperature Physics L (V) (5-6 cr)
Responsible teacher: Juha Tuoriniemi; Tero Heikkilä
Teaching period: I, II, III, IV (Autumn & Spring)
Content: Includes the topics:
Basics of Cryoengineering: Autumn 2013
Theory of Superconductivity: Autumn 2014
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4801/
Evaluation: 1-5 · Opintojaksot
Language of Instruction: English
75
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
Further Information: https://ltl.tkk.fi/wiki/Courses
Tfy-3.4850 Research Seminar in Low Temperature Physics L (V) (2 cr)
Responsible teacher: Gheorghe-Sorin Paraoanu; Tero Heikkilä
Teaching period: I, II, III, IV (Autumn & Spring)
Content: Includes the seminars - Nano seminar (Dr Sorin Paraoanu and Doc. Tero
Heikkilä) - Seminar on Low Temperature Quantum Systems (Dr. Vladimir Eltsov)
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4850/
Evaluation: 1-5 · Opintojaksot
Language of Instruction: English
Further Information: https://ltl.tkk.fi/wiki/Courses
Tfy-3.4910 Individual Studies in Physics L (V) (1-10 cr)
Responsible teacher: Martti Puska; Sebastiaan van Dijken; Peter Liljeroth; Tapio
Ala-Nissilä; Mikko Alava; Adam Foster; Päivi Törmä; Esko Kauppinen; Mika Sillanpää;
Risto Nieminen
Teaching period: According to agreement
Content: The course can include topics not covered by the regular curriculum. The
contents and requirements for the individual studies have to be agreed upon by the
teachers responsible.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.4910/
Evaluation: pass/fail
Language of Instruction: English
Tfy-3.5111 Physics, special assignment (V) (10 cr)
Responsible teacher: Sebastiaan van Dijken; Peter Liljeroth; Filip Tuomisto; Jouko
Lahtinen; Esko Kauppinen; Mika Sillanpää
Status of the Course: C-module
Level of the Course: The course is only for students who have completed their
Bachelor’s Degree
Teaching period: According to agreement
Workload: 0 + 200
Content: Special assignments are independent experiments, programming tasks,
literature surveys on the topics of applied physics. There are special guidelines for
performing the assignments.
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-3.5111/ and
http://physics.aalto.fi/studies/special-assignments/
Evaluation: 0-5
Language of Instruction: English
Tfy-56.4311 New Energy Sources P (5 cr)
Responsible teacher: Peter Lund
Teaching period: I - II
Workload: Lectures 26 h, exercises 26 h, homework 20 h, project work 60 h; or instead
of project work independent studies and exam: 60 h
Learning Outcomes: To understand the physical fundamentals of new and renewable
energy technologies, their main applications, future potential and trends. To be able to
use key tools in this context. To obtain a good insight into new and renewable energy
sources, adequate capabilities to apply this knowledge into various research,
development or planning tasks of new energy systems.
Content: First half of the course: global energy system, change drives, penetration of
new technologies, diffusion and learning models, energy scenarios; Second half of the
course: new energy technologies, bioenergy and biofuels, wave and marine power, wind
power, solar energy, fuel cells and hydrogen, planning of energy systems. In autumn, the
76
Aalto-yliopisto
Perustieteiden korkeakoulu
project work replaces the exam.
Study Material: Source material in Noppa; support material e.g. Boyle: Renewable
Energy
Course Homepage: https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/Tfy-56.4311/
Evaluation: 0-5
Registration for Courses: Registration via WebOodi.
Language of Instruction: English
77