Teoretična fizika

2021/2022
Program:
Enoviti magistrski študijski program 2. stopnje Pedagoška matematika
Letnik:
3 letnik
Semester:
prvi ali drugi
Vrsta:
izbirni
Skupina:
B1
ECTS:
7
Jezik:
slovenski
Nosilci predmeta:
Ure na teden – 1. ali 2. semester:
Predavanja
4
Seminar
0
Vaje
2
Laboratorij
0
Vsebina

Kratek pregled fizike: Zgodovinski pregled vseh fizikalnih področjih od fizike osnovnih delcev do kozmologije.
Osnovne konstante v fiziki: Fizikalne količine. Simetrije fizikalnih zakonov. Področja veljavnosti klasične nerelativistične in relativistične mehanike ter kvantne relativistične in nerelativistične mehanike.
Osnove klasične mehanike: Princip najmanjše akcije, Lagrangeove enačbe gibanja in ohranitveni zakoni. Sipanje delcev na centralno simetričnih potencialih. Sipalni preseki in doseg potencialov. Majhne oscilacije in harmonski oscilatorji. Gibanje togega telesa.
Posebna teorija relativnosti: Princip relativnosti in metrika Minkowskega. Lorentzove transformacije. Ohranitveni zakoni v relativistični mehaniki. Skalarji, vektorji, tenzorji. Relativistične enačbe gibanja v eni dimenziji.
Elektrodinamika: Delec v elektromagnetnem polju, vektor četverec elektromagnetnega polja. Prosto elektromagnetno polje, tenzor elektromagnetnega polja in Lagrangeova gostota. Maxwellove enačbe za prosto polje in za polje z izviri. Primeri.
Splošna teorija relativnosti: Gravitacijska sila. Newtonova mehanika in homogeni model vesolja. Ekvivalenčni princip. Kvalitativni pregled Einsteinovih enačb gibanja. Primeri.

Temeljni literatura in viri

M. Mizushima: Theoretical physics, Wiley, New York, 1972.
A. S. Kompaneec: Teoretičeskaja fizika, Moskva, 1961.
L.D.Landau, E.M.Lifshitz: Mechanics and electrodynamics, Butterworth Heineman, 1996
The Feynman lectures on physics, Addison - Wesley,Massachusetts, 1966.

Cilji in kompetence

Cilji: Razumevanje osnovnih fizikalnih teorij. Uporaba matematičnega opisa za razumevanje fizikalnih pojavov ter samostojnega reševanja preprostih fizikalnih problemov. Analiza problema, iskanja enačb gibanja in robnih pogojev za dani problem, razpoznavanja simetrij, reševanje enačb ter interpretacije rešitev.
Kompetence:
Teoretično razumevanje.
Sposobnost modeliranja in reševanja fizikalnih problemov.
Globlje poznavanje teorije kvantne mehanike.
Sposobnost iskanja po strokovni literaturi.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje: Sposobnost analize preprostih fizikalnih problemov, jih opisati z matematičnimi modeli in interpretirati rezultate.
Uporaba: Vsaj nekaj pri tem predmetu pridobljenega znanja bo kot učitelj lahko prenesel na dijake. Širše poznavanje problemov pa mu bo pomagalo, da bo dijakom predstavil realne probleme.
Refleksija: Uporaba že osvojenih matematičnih znanj v fiziki pomaga študentu poglobiti razumevanje osnovnih matematičnih metod.
Prenosljive spretnosti – niso vezane le na en predmet: Sposobnost opaziti problem, ga analizirati, poiskati način reševanja problema in razpoznati, ali je rešitev, ki jo je našel, smiselna.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, individualne konzultacije, računske vaje, domače naloge.

Načini ocenjevanja

2 pisna kolokvija iz vaj
Ustni izpit
(ocene: 5 (negativno), 6-10 (pozitivno), ob upoštevanju Statuta UL)

Reference nosilca

ČADEŽ, Tilen, JEFFERSON, J. H., RAMŠAK, Anton. A non-adiabatically driven electron in a quantum wire with spin-orbit interaction. New journal of physics, ISSN 1367-2630. [Online ed.], 2013, vol. 15, art. no. 013029, 11 str. [COBISS-SI-ID 2526308]
RAMŠAK, Anton. Geometric analysis of entangled qubit pairs. New journal of physics, ISSN 1367-2630. [Online ed.], 2011, vol. 13, no. 10, str. 103037-1-103037-7. [COBISS-SI-ID 2373476]
RAMŠAK, Anton. Geometrical view of quantum entanglement. Europhysics letters, ISSN 0295-5075, 2011, issue 4, article number 40004, str. 40004-p1-40004-p6. [COBISS-SI-ID 2373220]
RAMŠAK, Anton, MRAVLJE, Jernej, ŽITKO, Rok, BONČA, Janez. Spin qubits in double quantum dots : entanglement versus Kondo effect. Physical review. B, Condensed matter and materials physics, ISSN 1098-0121, 2006, 74, str. 241305-1-1241305-4. [COBISS-SI-ID 1962340]
RAMŠAK, Anton, SEGA, Igor, JEFFERSON, J. H. Entanglement of two delocalized electrons. Physical review. A, Atomic, molecular, and optical physics, ISSN 1050-2947, 2006, 74, str. 010304-1-010304-4. [COBISS-SI-ID 1923428]