物理学（在工业界实习一年） 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。

该模块讨论了由引力场和静电场产生的力，并通过反平方律和说明性的例子来描述这些力。还描述了相关的场和电势。电荷和电流、磁场和电磁感应被用来描述电路的运行以及电介质和磁性材料的特性。该模块还包括支撑原子、核和粒子物理学的基本物理学。

本模块的热物理部分涉及到与热能转化为功的过程，反之亦然。热学过程可以从宏观尺度和原子层面来理解。通过考虑气体系统，介绍了热力学的第三和第一定律以及热和功的概念。介绍了动力学理论的微观方法。光学是经典物理学最成功的分支之一，其应用遍及技术领域，从显微镜到光子学。本课程给出了关于波、几何和物理光学的基本理论。讨论了这些在现代技术中的应用.

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。.

本模块向学生介绍了一系列的软件包：文字处理软件、演示软件、电子表格和宏编程。它使用数学和物理学的思想来说明软件和技能在工作场所的应用。在该模块中，就业服务机构提供了一个技能意识方案，作为准备工作申请的指导。学生们以小组为单位，研究物理学专业毕业生可从事的职业，并使用所介绍的软件制作一份关于他们发现的海报。学生还准备并发表关于物理学主题的简短演讲，以个人为单位。

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。

测量是科学过程中的一个重要部分。仪器仪表是测量的技术。在这个模块中，学生将学习仪器仪表的基本原理，设计一个测量系统，充分考虑到整个系统的准确性、时间响应和噪音等问题，以及它对特定测量的适用性。

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。

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，并通过四或五人一组的项目工作来发展这些技能。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。

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。

有许多数学问题，要么不切实际，要么不可能用分析法解决，而必须用计算机的数字技术来解决。数学技术对物理学来说是必不可少的，因此，这种数字技术也是如此。在第一学期，本模块在科学Python Stack（核心Python语言的科学库/扩展）的大背景下介绍了Python。继介绍之后，在第二学期，本模块继续介绍数值分析、建模和统计的方法。这些技术的应用将通过实践研讨会实现。

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。

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。

本模块使学生有机会获得和发展必要的个人和特定科目的技能，建立培训和行业之间的联系，并为其未来的职业生涯做准备和规划。该模块旨在培养学生认识和反思他们在工作环境中建立的技能的能力，并提高他们利用这种经验的能力。学生将根据工作经验以及工作本身的反思情况进行评估，.

本模块使学生有机会获得和发展必要的个人和特定科目的技能，建立培训和行业之间的联系，并为其未来的职业生涯做准备和规划。该模块旨在培养学生认识和反思他们在工作环境中建立的技能的能力，并提高他们利用这种经验的能力。学生将根据工作经验以及工作本身的反思情况进行评估，.

在本模块中，PH32410中介绍的半导体物理学将得到发展并应用于半导体设备。电子和光电设备的物理学将得到发展，包括从半导体研究进展中获得的新结构。该模块将向学生介绍分立和集成半导体器件的生产和加工技术。

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。

本课程介绍了凝聚态物理学的一系列实验技术，包括显微镜技术，如扫描探针显微镜和电子显微镜，以及X射线和中子散射技术，涵盖原子、纳米和微米级的结构，从衍射扩展到晶体学。该模块还包括晶体结构中的缺陷和由此产生的特性，包括缺陷的扩散.

本模块建立在PH32410中发展的基础凝聚态物理学的基础上，使学生接触到一些高级课题和当前的研究。主题包括软物质、超流性、超导性、纳米材料和相变。功能性材料的技术应用，如有机电子、薄膜光伏、可开关设备和超导磁体，与支持它们的物理学一起被介绍。

本模块将涵盖现代光学的一些主题，特别是关于光子如何取代电子作为主要信息处理媒介的主题。该模块将讨论光源（包括详细的激光器）、光纤和波导、非线性光学效应、光学调制和信号处理、光子结构、全息和光学存储。

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.

本模块是理学士学生最后一年的物理项目，也是物理硕士学生的中间项目。所有的学生都将承担一个项目，他们将在个人项目导师的指导下分工合作，并在个人口头报告和最终项目报告中展示他们的成果。一些中间里程碑（文献搜索策略、全面的文献综述、项目计划和初步结果文件）的设计是为了使项目有重点，并确保整个年度的工作量分配大致相同。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400小时.