Aine, säteily ja kvantittuminen (FY8)

Moduulissa perehdytään kvanttifysiikan käsitteelliseen ja teoreettiseen rakenteeseen sekä niiden kokeelliseen pohjaan. Keskeistä on aineen rakenne ja perusvuorovaikutukset sekä se, miten nämä vaikuttavat aineen ominaisuuksiin. Moduuli 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.

Yleiset tavoitteet

Moduulin 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

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
Moduulin 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 moduulin aihepiiriin liittyvät simulaatiot.

Laaja-alainen osaaminen

Laaja-alainen osaaminen opintojaksossa

Hyvinvointiosaaminen

  • Opiskelija tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön.

Yhteiskunnallinen osaaminen sekä eettisyys ja ympäristöosaaminen

  • Opiskelija ymmärtää kvantittumiseen perustuvan teknologian merkityksen nyky-yhteiskunnassa.
  • Opiskelija tuntee ionisoivan säteilyn vaikutukset ja tutustuu säteilyn turvalliseen käyttöön

Arviointi

Opintojakso arvioidaan numerolla. Arviointiin vaikuttavat monipuoliset näytöt sekä aktiivinen työskentely opintojakson aikana.

Paikallinen lisäys opintojaksoon

Moduulin tavoitteena on ymmärtää hiukkasten ja säteilyn dualistinen luonne, massan ja energian vastaavuus, energian kvantittumisen käsite, ytimen rakenne ja radioaktiivisuus sekä säteilyn lajit, säteilyturvallisuus ja säteilyn hyötykäyttö. Moduulissa voidaan tutustua esimerkiksi siihen, miten ionisoivaa säteilyä käytetään lääketieteessä sekä diagnostisissa että hoitotarkoituksissa. Samalla voidaan selvittää, miten näissä toimenpiteissä pidetään huolta potilaan ja henkilökunnan turvallisuudesta.

Kommentit

Kirjaudu sisään lisätäksesi tähän kommentin