Opintojaksossa perehdytään kvanttifysiikan käsitteelliseen ja teoreettiseen rakenteeseen sekä niiden kokeelliseen pohjaan. Keskeistä on aineen rakenne ja perusvuorovaikutukset sekä se, miten nämä vaikuttavat aineen ominaisuuksiin. Opintojakso käsittelee kvanttifysiikan teknologisia sovelluksia sekä sitä, miten kvanttifysiikka ilmenee alkeishiukkastason ilmiöistä nanomittakaavaan ja aina kosmisen mittakaavan ilmiöihin saakka. Tarkastelun kohteena ovat myös erilaiset radioaktiiviseen hajoamiseen, ionisoivaan säteilyyn ja kvantittumiseen perustuvat teknologiat. 

Tavoitteet 

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija 

• tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön
• tutustuu kvanttifysiikkaan perustuvaan maailmankuvaan alkeishiukkasfysiikasta kosmologiaan
• ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.

Keskeiset sisällöt 

• energian kvantittuminen aineen ja säteilyn vuorovaikutuksessa
• fotoni sähkömagneettisen säteilykentän kvanttina
• atomin rakenne, atomin elektronien kvanttitilat ja aaltomekaanisen atomimallin periaate
• kvantittumiseen perustuva teknologia: laser ja kvanttirakenteet
• atomiytimen rakenne ja muutokset, radioaktiivinen hajoaminen
• ydinreaktiot, massan ja energian ekvivalenssi, ytimen sidosenergia
• ydinvoima, fissio ja fuusio
• hajoamislaki
• ionisoivan säteilyn lajit ja biologiset vaikutukset sekä soveltaminen lääketieteessä ja teknologiassa
• hiukkasfysiikan standardimalli
• maailmankaikkeuden kehitys

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: säteilyturvallisuus, säteilyn käyttö lääketieteessä, ilmastonmuutos ja kasvihuoneilmiö. 

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: spektrin mittaaminen, spektrin muutoksen tarkastelu fluoresenssi-ilmiössä, mittaukset laser-diodeilla ja opintojakson aihepiiriin liittyvät simulaatiot. 

Yhteys laaja-alaisen osaamisen kokonaisuuksiin:  

• Hyvinvointiosaaminen 
• Yhteiskunnallinen osaaminen 

Arviointi: 

Numeroarviointi asteikolla 4 – 10. 

Opintojaksolla toteutetaan sekä formatiivista että summatiivista arviointia, painottaen opintojakson keskeisiä tavoitteita ja sisältöjä. Formatiivinen arviointi on lähinnä opiskelijaa opinnoissa eteenpäin, tavoitteiden saavuttamista kohti auttavaa, ei dokumentoitavaa palautetta. Summatiivinen arviointi koostuu esimerkiksi opiskelijan tuotoksista ja/tai tavoitteisiin pohjautuvaa osaamista mittaavista kokeista saaduista arvosanoista.

Opintojakson arviointi perustuu monipuoliseen näyttöön sekä opiskelijan käsitteellisten ja menetelmällisten tietojen ja taitojen havainnointiin. Arvioinnissa voidaan käyttää myös itse- ja vertaisarviointia sekä ryhmätuotosten arviointia. Erilaisten kirjallisten tuotosten lisäksi voidaan arvioida opiskelijan kokeellisen työskentelyn taitoja sekä esimerkiksi tiedon hankintaa, kysymysten muodostamista, ongelmanratkaisuprosessin kuvaamista ja tutkimisen taitoja. Laaja-alainen osaaminen arvioidaan osana opintojakson formatiivista ja summatiivista arviointia.