27.11.2017

FYSA240 STATISTINEN FYSIIKKA (7 op)

Yleisiä ohjeita

Kvanttimekaniikan kurssi jakautuu kahteen osaan,

Osa A (FYSA241), laajuus 4 op: 2 laboratoriotyötä
Osa B (FYSA242), laajuus 3 op: 1 laboratoriotyö

Osaan A sisältyy  yksin tehtävä arvosteltava työ ja lapputyö. Arvosteltavaan työhön on kaksi vaihtoehtoa. Osaan B kuuluu vain yksi lapputyö. Lapputöissä parityöskentely on sallittua.

Lapputyöt kvanttimekaniikassa ja statistisessa fysiikassa ovat edeltävien kurssien lapputöitä laajempia siten, että tulosten analysointi jää työvuoron jälkeen tehtäväksi. Täytetty työkaavake liitteineen palautetaan työosastolle arvosteltavien töiden tapaan. Työ FYSA241/K1 Ising on tietokoneella tehtävä, eikä siihen tarvitse varata työvuoroa.

Ohjeita selostuksen kirjoittamiseen löytyy työosaston verkkosivuilta, ks. Työselostuksen laatiminen ja Töiden arvostelu ja pisteytys.

Kurssiin sisältyvät laboratoriotyöt: 

FYSA241/K1 Ising-malli (työohjeet, lapputyökaavake ja simulaatio-ohjelma)

Työssä tutustutaan termodynaamisten suureiden laskemiseen Monte Carlo -menetelmän avulla. Tutkittava järjestelmä on kaksiulotteinen spin-hila järjestelmä nk. Ising-ferromagneetti ulkoisessa magneettikentässä. 

Kirjallisuus

  • F. Mandl, Statistical Physics, 3.1 A paramagnetic solid in a heat bath, Wiley (1988)
  • D. W. Heermann, Computer simulation methods in theoretical physics, Springer (1990).

FYSA241/1 Termodynaaminen tutkimus (työohje)

Työssä mitataan metallilangassa esiintyviä lämpötilan ja geometrian muutoksia, jotka saadaan aikaan lankaa mekaanisesti kuormittamalla ja/tai lämmittämällä. Tarkastelemalla ilmiötä adiabaattisena venytyksenä voidaan koejärjestelyssä paineen ja lämpötilan muutokset liittää tehtyyn työhön Maxwellin termodynaamisten yhtälöiden avulla. Mittauslaitteistoon on liitetty  PC-pohjainen mittausohjelmisto.

Kirjallisuus

  • F. Mandl, Statistical Physics, Wiley (1988)

FYSA241/2 Höyrynpaine ja höyrystymislämpö (työohje)

Höyrystymislämpö on kullekin nesteelle ominainen suure. Se riippuu lisäksi lämpötilasta ja paineesta. Työssä tutustutaan veden höyrystymislämmön ominaisuuksiin (ali)paineistetulla höyrystyslaitteistolla ja tarkastellaan neste-höyry faasimuutosta Clausiuksen-Clapeyronin yhtölöön perustuen.

Kirjallisuus

  • F. Mandl, Statistical Physics, Wiley (1988)

FYSA242/K1 Terminen elektroniemissio (työohje)

Työssä tutkitaan termistä elektroniemissiota wolframista ja todetaan Stefanin - Boltzmannin säteilylain paikkansapitävyys sekä määritetään Richardsonin - Dushmanin yhtälön avulla wolframin irrotustyö.
 
Kirjallisuus

  • F. Mandl, Statistical Physics, Wiley (1988).

Siirtymäajan säännöt

Ne opiskelijat, joilla kurssin teoriaosuus on suoritettu yhdessä osassa, ja joilla ennen 1.9.2009 voimassa olleen käytännön mukaisesti työpakettiin kuuluisi lapputöiden sijasta ns. "suppea raportti" -töitä, voivat hyödyntää uusia lapputöitä. Selvyyden vuoksi on hyvä lisätä työkaavakkeeseen/selostukseen maininta "vanha FYSA240"

Jos olet epätietoinen, mitä pitää tehdä, ota yhteys Sakariin, FL312.

Kurssin työpaketti ennen 1.9.2009

Kurssiin kuuluu kolme laboratoriotyötä, jotka saa valita yllämainituista töistä. Yhden näistä töistä kukin tekee itsenäisesti ja työstä laaditaan numerolla arvosteltava työselostus. Loput kaksi työtä voi tehdä parityönä ja niistä laaditaan selostukset,  joiden arvostelu on skaalalla hyväksytty/korjataan. Näissä selostuksissa johdanto ja teoreettiset lähtökohdat voivat olla tavanomaista suppeammat, mutta muutoin selostuksissa tulee olla samat osiot kuin numerolla arvosteltavissakin selostuksissa. Selvyyden vuoksi on lyhyen raportin kansilehdellä hyvä olla maininta "lyhyt raportti".

Työt koodeineen:

FYSA240/1 Ising
FYSA240/2 Termodynaaminen tutkimus
FYSA240/3 Höyrynpaine ja höyrystymislämpö
FYSA240/4 Terminen elektroniemissio

Paluu oppilaslaboratorion pääsivulle.