Statistisk fysik, 4,5 hp

Innehåll

Kursen inleds med en genomgång av grundläggande begrepp inom den statistiska fysiken, inklusive sannolikhetsteorin. Kanonisk ensemble och begrepp som partitionsfunktioner och tillståndstäthet introduceras. Kursen fortsätter med en genomgång av teorin för stor kanonisk ensemble och dess tillämpningar. Särskild tonvikt läggs vid system av partiklar i specifika enpartikeltillstånd och vid Bose-Einstein-, Planck- och Fermi-Dirac-distributionsfunktionerna. Egenskaper hos degenererade Bose- och Fermigaser härleds.  Begrepp och fenomen som fotongas, svartkroppsstrålning, Fermienergi och Bose-Einstein-kondensation behandlas. Kursen avslutas med en genomgång av den klassiska gränsen, Maxwells fartdistribution och ekvipartitionsteoremet.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• beskriva samband mellan den makroskopiska och den mikroskopiska beskrivningen av materiens termiska egenskaper
• förklara och härleda de olika distributionsfunktionerna
• sammanfatta egenskaper hos fotongaser och svartkroppsstrålning
• motivera och redovisa olika formuleringar av kriteriet för den s.k. klassiska gränsen.

För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• härleda statistiken för mikrokanonisk, kanonisk, och stor kanonisk ensemble
• sätta upp partitionsfunktionen och lösa problem för klassisk och kvant idealiska gaser
• använda metoden med tillståndstäthet
• bestämma egenskaper hos Fermi- och Bosegaser vid låga temperaturer
• lösa problem med hjälp av Plancks strålningslag och Stefan-Boltzmanns lag
• härleda klassiska ideala gasegenskaper utifrån den klassiska distributionsfunktionen, som Maxwells fartdistribution samt ekvipartitionsteoremet.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• värdera sambanden mellan två olika förhållningssätt till materiens termiska egenskaper, nämligen den mikroskopiska statistiska mekaniken och den makroskopiska termodynamiken.

Behörighetskrav

Univ: Termodynamik 6 hp och Kvantmekanik 1 6 hp eller motsvarande.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, lektionsundervisning och räkneövningar. Utöver schemalagda aktiviteter förutsätts även individuellt arbete med kursmaterialet.

Examination

Examinationen på kursen sker individuellt i form av en skriftlig salstentamen vid kursens slut. På skriftlig salstentamen och på hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). Den som godkänts i ett prov får inte undergå förnyat prov för högre betyg.

Avsteg från kursplanens examinationsform kan göras för en student som har beslut om pedagogiskt stöd på grund av funktionsvariation. Individuell anpassning av examinationsformen ska övervägas utifrån studentens behov. Examinationsformen anpassas inom ramen för kursplanens förväntade studieresultat. Efter begäran av studenten ska kursansvarig lärare, i samråd med examinator, skyndsamt besluta om anpassad examinationsform. Beslutet ska sedan meddelas studenten.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler för betyg och examination på grund- och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2-553-14.

Tillgodoräknande
Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Statistisk fysik 1 C 4,5 hp (5FY076) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla eller kursen slutat erbjudas.