Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Modern FizikFIZ213248311
ÖnkoşullarYok
YarıyılBahar
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüZorunlu @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiTemel Meslek Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüNursel Can
Dersi Veren(ler)
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilerin modern fiziğe ilişkin temel kavram ve prensipleri kavramalarına yardımcı olmaktır. Ders aynı zamanda, öğrencilerin klasik fizik anlayışının yetersiz kaldığı durumları tanımalarını sağlayarak; özel görelilik, kuantum kuramı, foton kavramı, dalga-parçacık ikiliği ve Schrödinger denklemi gibi soyut fiziksel kavramların temel özelliklerini anlamalarına katkıda bulunmayı hedeflemektedir. Öğrencilerin, bu temel ilkeleri kullanarak mikroskobik dünyaya ait fiziksel süreçleri yorumlayabilmeleri, bu süreçleri teorik ve uygulamalı problemler üzerinde etkin biçimde çözümleyebilmeleri ve modern fizik kavramlarının bilimsel ve teknolojik uygulamalarını değerlendirebilmeleri amaçlanmaktadır.
Dersin İçeriğiKlasik fiziğin yetersizlikleri, özel görelilik ve Lorentz dönüşümleri; elektromanyetik radyasyon ve fotoelektrik etki; Compton olayı ve foton kavramı; De Broglie dalgaları ve Heisenberg belirsizlik ilkesi; Schrödinger denklemi ve uygulamaları; atom modelleri, çizgi spektrumları ve Franck-Hertz deneyi; dalga mekaniğinde hidrojen atomu.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Ders Kitabı: Krane, Kenneth. Modern Physics. Third Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2012.
  • Önerilen Kaynaklar: Nolan, Peter J. Fundamentals of Modern Physics. Physics Curriculum & Instruction, Inc., 2014.
  • Tipler, Paul A.ve Llewellyn, Ralph A. Modern Physics. Fifth Edition, W.H. Freeman and Company, New York, 2008.
  • Gautreau, Ronald ve Savin, William. Schaum’s Outline of Theory and Problems of Modern Physics. Schaum’s Outline Series, McGraw Hill Book Company, 1978.
  • Thornton, Stephen T. ve Rex, Andrew. Modern Physics for Scientists and Engineers. Fourth Edition, CENGAGE Learning, 2013.
  • Taylor, John R. ve Zafaritos, Chris D. Fizik ve Mühendislikte Modern Fizik. (Çeviren: Bekir Karaoğlu). İstanbul Teknik Üniversitesi, Okutman Yayını, 2008.
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Özel görelilik postülalarını listeleyebileceklerdir.
  2. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Zamanın göreliliği ve boy kısalması kavramlarını açıklayabileceklerdir.
  3. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Lorentz dönüşümlerini uygulayabileceklerdir.
  4. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Göreli hız toplama ilkesini kullanarak örnek problemler çözebileceklerdir.
  5. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Doppler olayını ışık ve ses için karşılaştırabilecektir.
  6. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Kütle-enerji dönüşümünü tanımlayabileceklerdir.
  7. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Işığın kuantum doğasını açıklayabileceklerdir.
  8. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Dalga-parçacık ikiliğinin temel özelliklerini sıralayabileceklerdir.
  9. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Atom modellerini tarihsel gelişimine göre karşılaştırabilecektir.
  10. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Schrödinger denklemini kullanarak temel enerji düzeylerini hesaplayabilecektir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5DÖÇ-6DÖÇ-7DÖÇ-8DÖÇ-9DÖÇ-10

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Klasik Fiziğin Yetersizlikleri; Klasik Fiziğin Gözden Geçirilmesi, Uzay ve Zamanın Klasik Kavramlarının Başarısızlığı, Parçacık İstatistiklerinin Klasik Teorisinin Başarısızlığı. Sınıf-içi Uygulama: Klasik fiziğin yetersizliğini ortaya koyan olaylarla ilgili örnekleme yaptırılması. 1. Klasik fiziğin başarısızlıklarına ilişkin kavramların gözden geçirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 1.
2Konu Anlatımı: Özel Görelilik Teorisi; Klasik Görelilik, Michelson Morley Deneyi, Einstein’ın Postülaları, Einstein’ın Postülalarının Sonuçları, Lorentz Dönüşümü, İkizler Paradoksu. Sınıf-içi Uygulama: Özel görelilik postülalarının, Michelson-Morley deneyi sonuçlarının ve Lorentz dönüşümünün uygulanmasının yaptırılması. 1. Einstein’ın postülaları ve Lorentz dönüşümleriyle ilgili konuların okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 2.
3Konu Anlatımı: Göreli Dinamikler, Göreli Bozunmalar ve Çarpışmalarda Korunum Kanunları, Özel Göreliliğin Deneysel Testleri Sınıf-içi Uygulama: Göreli dinamikler ile ilgili örneklemelerin yaptırılması. Kısa Sınav 1: Ders başında, önceki derslerde işlenen konuları içeren kısa sınavın yapılması. 1. Göreli dinamikler konusunun çalışılması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 2.
4Konu Anlatımı: Elektromanyetik Radyasyonun Parçacık Benzeri Özellikleri; Elektromanyetik Dalgaların Gözden Geçirilmesi, Fotoelektrik Etki, Termal Radyasyon. Sınıf-içi Uygulama: Fotoelektrik olay ve termal radyasyon konuları ile ilgili örneklemelerin yaptırılması. 1. Fotoelektrik etki ve elektromanyetik radyasyon konularının okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 3.
5Konu Anlatımı: Compton Olayı, Diğer Foton Süreçleri, Foton Nedir? Sınıf-içi Uygulama: Compton saçılması ile ilgili hesaplamaların yaptırılması. Kısa Sınav 2: Ders başında, önceki derslerde işlenen konuları içeren kısa sınavın yapılması.1. Compton olayına ve diğer foton süreçlerine ilişkin bölümlerin gözden geçirilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 3.
6Konu Anlatımı: Parçacıkların Dalga Benzeri Özellikleri; De Broglie’nin Varsayımı, De Broglie Dalgaları için Deneysel Kanıt, Klasik Dalgalar için Belirsizlik İlişkileri. Sınıf-içi Uygulama: De Broglie dalga boyu ile ilgili hesaplamaların yaptırılması, madde dalgalarının klasik dalgalarla karşılaştırılmasının yaptırılması. 1. Madde dalgaları ve De Broglie varsayımına ilişkin konuların okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 4.
7Konu Anlatımı: Heisenberg Belirsizlik İlişkileri, Dalga Paketleri, Dalga Paketinin Hareketi, Olasılık ve Rastgelelik. Sınıf-içi Uygulama: Heisenberg belirsizlik ilkesi ve dalga paketleri konuları ile ilgili örnekleme yaptırılması. Kısa Sınav 3: Ders başında, önceki derslerde işlenen konuları içeren kısa sınavın yapılması. 1. Belirsizlik ilkesi ve dalga paketleri üzerine bölümün okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 4.
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Schrödinger Denklemi; Bir Sınırda Dalganın Davranışı, Bir Parçacığın Hapsedilmesi, Schrödinger Denklemi. Sınıf-içi Uygulama: Sınır koşulları altında Schrödinger denklemi ile ilgili örnekleme yaptırılması.1. Schrödinger denklemi ile ilgili bölümünn okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 5.
10Konu Anlatımı: Schrödinger Denkleminin Uygulamaları, Basit Harmonik Osilatör, Basamaklar ve Bariyerler, (Deney: Fotoelektrik olay). Sınıf-içi Uygulama: Schrödinger denklemi ve harmonik osilatör konuları ile ilgili örnekleme yaptırılması. 1. Harmonik osilatörle ilgili bölümün okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 5.
11Konu Anlatımı: Rutherford – Bohr Atom Modeli: Atomların Temel Özellikleri, Saçılma Deneyleri ve Thomson Modeli, Rutherford’un Nükleer Atom Modeli. Sınıf-içi Uygulama: Rutherford atom modeli ile ilgili örnekleme yaptırılması. Kısa Sınav 4: Ders başında, önceki derslerde işlenen konuları içeren kısa sınavın yapılması. 1. Atom modelleri ve deneylerinin okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 6.
12Konu Anlatımı: Çizgi Spektrumları, Bohr Modeli, Franck-Hertz Deneyi, Uyum (Correspondence) İlkesi, Bohr Modelinin Yetersizlikleri, (Deney: Elektron Kırınımı Deneyi). Sınıf-içi Uygulama: Çizgi spektrumları, Bohr atom modeli, Franck Hertz deneyi ile ilgili örnekleme yaptırılması. 1. Bohr modeli ve çizgi spektrumlarının incelenmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 6.
13Konu Anlatımı: Dalga Mekaniğinde Hidrojen Atomu: Tek Boyutlu Atom, Hidrojen Atomunda Açısal Momentum, Hidrojen Atomunun Dalga Fonksiyonları, Radyal Olasılık Yoğunlukları, Açısal Olasılık Yoğunlukları, İçsel Spin, Enerji Seviyeleri ve Spektroskopik Gösterim, Zeeman Etkisi, İnce Yapı, (Deney: Seebeck Etkisi). Sınıf-içi Uygulama: Hidrojen atomu konusu ile ilgili örnekleme yaptırılması. Kısa Sınav 5: Ders başında, önceki derslerde işlenen konuları içeren kısa sınavın yapılması.1. Hidrojen atomu dalga fonksiyonları ve spin kavramlarının okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 7.
14Konu Anlatımı: İstatistiksel Fiziğe Giriş; Katıhal Fiziğine Giriş. Sınıf-içi Uygulama: İstatistik fizik ve katıhal fiziği kavramlarının örneklemelerinin yaptırılması.1. İstatistiksel mekanik ve katıhal fiziği konularının okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 10- 11.
15Konu Anlatımı: Nükleer Yapı ve Radyoaktiviteye Giriş; Nükleer Tepkimelere ve Uygulamalara Giriş; Temel Parçacıklara Giriş. Sınıf-içi Uygulama: Genel tekrara yönelik uygulama yaptırılması.1. Nükleer yapı, radyoaktivite ve parçacık fiziği konularının okunması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 12-13-14.
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği510
Ödev
Sunum/Jüri
Projeler
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar250
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar35
Uygulama141
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması145
Derse Özgü Staj
Ödev
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği54
Projeler
Sunum / Seminer
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)220
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)126
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok