计算机科学/物理学 BSc (Hons)

Aberystwyth University - 阿伯里斯特威斯大学

本模块涵盖了定量研究物理概念和过程所需的基本代数。它还介绍了常微分方程，是声学和量子力学等课题的基础。

本模块将建立在CS12020编程入门的基础上。特别是，它将探索面向对象范式的使用及其在Java编程语言中的体现。UML（统一建模语言）符号将被定义并酌情使用。它为使用面向对象语言的第二部分模块，如CS21120 - 数据结构和算法，以及CS22120 - 软件开发生命周期提供了基础。

该模块提供了一个经典的动力学理论的介绍。它包括三个主要部分，在简要回顾了矢量操作之后。第一部分包括经典运动学、牛顿运动定律、动量、力、功和机械能。第二部分介绍了旋转运动，并说明了与平移运动的相似之处。第三部分介绍了振荡理论，包括经典的谐波振荡器、共振和耦合振荡器。

实验是物理科学过程中的一个基本部分。它使我们能够了解我们周围的世界，发展理论并检验这些理论。在本模块中，你将学习进行实验的基本技术，进行测量，考虑测量的不确定性，分析结果并与理论进行比较。

成功完成本模块的学习后，学生应该能够勾画简单函数的图形；计算实值函数的极限；确定给定的函数是否连续；解释导数的概念并从第一原理计算导数；解释反函数的概念；推导出函数的积和商的导数公式；计算函数的导数；确定函数的局部最大值和最小值以及它们的拐点；通过代入和部分积分的方法计算积分；计算有理函数和三角函数的积分。.

量子理论对于描述原子尺度上的物质和辐射之间的相互作用至关重要。然而，它与经典物理学有着本质的区别。本模块将介绍经典和量子力学不同的关键领域，研究实验证据，并发展量子力学的核心原理。狭义相对论是另一个背离了牛顿力学经典方法的领域。通过对关键实验的讨论，介绍了狭义相对论的概念和基本方程。

本模块将为所有单荣誉学位计划的学生提供一个共同的编程技能基线。学生将学习使用小尺寸轻量级计算平台的代码编程技能，如Arduino平台和开发环境。本模块将为CS12320使用面向对象的语言进行编程提供基础。

本模块使学生对个人电脑的基础设施有广泛的了解。它涉及到硬件和操作系统的基本问题，并侧重于常用的台式个人计算机系统。

本模块的目的是研究数学中自然出现的几个变量的函数的情况。线性函数导致了线性方程的解法和基本矩阵理论的技术。非线性函数导致对偏导和多重积分的研究。

该模块考虑了光的波特性，包括干涉、衍射、散射和偏振。讨论了它们在光学仪器操作中的意义，例如对光学系统的分辨率限制。还介绍了它们在光学仪器和检测器中的应用，包括激光器、CCD、显微镜和望远镜。考虑了材料的光学特性和调查它们的椭圆测量法。

本模块发展了各种数学理论：矢量分析、微分方程和傅里叶分析。这些理论被应用于各种物理情况的建模和问题的解决；静电、磁学、引力、力学、热动力学、等离子体物理学、大气物理学和流体力学。

在简要回顾了热力学的一些基本思想，包括热力学的第二和第一定律之后，本模块介绍了熵的概念及其统计意义、热力学发动机和冰箱、卡诺循环以及热力学的第二和第三定律。还介绍了热力学势和麦克斯韦关系，并考虑了实际气体和相变。介绍了统计力学的概念和技术，并用于将物质的微观行为与热力学参数联系起来。

该模块考虑了电和磁的物理规律。一部分侧重于电学，包括静电和电介质，另一部分包括磁场、磁性材料和电磁感应。讨论了适用于两种简单介质之间界面的电磁边界条件。物理定律用矢量微积分的微分算子表示，统称为麦克斯韦方程。

本模块向学生介绍Python编程语言，以及更广泛地介绍科学Python栈。然后，该模块将涵盖科学实验的基本结构、假设和测试，并举出好的和坏的实践例子。我们将讨论实现随机性的困难，抽样过程中的偏差来源，并介绍各种类型研究的适当统计测试过程。

本模块的目的是为学生提供一个强大的软件工程基础，这将为他们的软件开发实践提供参考，并为他们在软件行业的工作做好准备。学生将被介绍给大型软件系统的规范、设计、实施、测试和操作的最佳传统实践，并了解这些实践的现代（敏捷）变体。该模块的实践工作是一个小组项目，一些学生一起工作以生产一个确定的产品，遵循类似于在工业领域工作的标准。

这个二年级的10个学分的模块介绍了量子物理学的标准方法。波函数的概念与随时间变化和随时间变化的施尔格方程以及不确定性原理一起被介绍。我们从自旋半系统开始介绍量子力学的形式主义，并归纳出基本定理。盒子里的粒子问题得到了详细的解决，并介绍了谐波振荡器和中心势（氢原子）的描述。

本课程提供了材料的原子、电子和磁性结构、其晶格动力学以及机械和热性能背后的物理学知识。从对晶体结构的描述开始，介绍了互换空间、能带、集体磁性和声子等概念。

该模块是第一年实验室工作和最后一年项目之间的桥梁。它让学生体验到实际物理研究的环境。学生将被介绍到毕业设计所需的技能，并通过在一个小团队（通常为四或五人）中进行分配的项目来发展这些技能。学生将发展对项目规划和执行、仪器和计算技术、风险评估、文献搜索、数据分析和解释的理解。他们将通过海报、口头报告和正式报告交流他们的项目工作和成果。

学生必须在导师的指导下完成大量的技术和书面工作，但需要自律、组织和主动性。这些项目通常涉及到开发一个软件，从最初的需求声明到规范和设计阶段，再到成功的实施和测试。对于有适当背景的学生，该项目可能包含硬件元素。其他项目可以研究技术领域，并开发软件和程序来评估这些领域。

我们研究了构建实际操作软件系统的开发过程、技术和工艺。我们研究软件项目可用的开发方法的范围，从敏捷方法到计划驱动方法。学生将了解各种方法的优点和缺点。

这个三年级，20学分的模块继续发展量子物理学，处理束缚状态（氢原子）、散射状态的标准情况，并进展到基本粒子物理学的介绍.

本模块采取项目的形式，学生在学术人员的监督下调查一个问题。问题的性质可能是实验性的、理论性的、数据分析、仪器或计算机建模。该模块向获得联合荣誉和主修/辅修学位计划的学生开放。学生通常以两人一组或单独工作。在任何情况下，每个学生都将发表自己的演讲和报告。不同的项目需要不同数量的实验室工作、计算、分析等，但作为一个准则，花在项目上的总时间应该是200小时。