数学和物理 BSc (Hons)

University of Bristol - 布里斯托尔大学

本单元旨在提供本科阶段应用数学的基本工具、概念和技能。

本单元旨在为本科阶段的数学提供一些基本的工具和概念，特别强调培养学生清晰的思维能力，以及理解数学上正确的处理方法和仅仅是启发式的处理方法之间的区别；介绍数学中一些基本主题的严格的数学处理方法，为学生学习涉及分析的高层次的纯数学课程做准备。

本单元以A级物理学A2和核心物理学I（力学和物质）的某些方面为基础。它介绍了波和振荡的基本数学处理方法，作为量子物理学介绍的波函数的概念，场的概念和它们在3维的向量和向量算子方面的数学处理，以及基本粒子和场。

本单元将建立在物理和数学A2课程的基础上，并将学校教授的概念建立在坚实的数学基础上。学生的理解和知识水平将得到提高，使他们能够在二年级的物理课程中继续学习这些领域的知识。

介绍概率论的基本思想和方法，发展随机变量、期望和方差的概念。看看这些思想和方法的一些简单应用.

本单元的目的是向学生介绍物理学家使用的基本实验室技能和技术。这些内容包括实际介绍基本实验室设备的使用，包括仪表、示波器、信号发生器和光学设备。介绍定量描述和评估实验测量的不确定性的方法。这将包括测量的平均值、标准偏差和标准误差的统计学基础，随机和系统误差的处理，测量中的不确定性的组合，以提供一个报价结果的不确定性的定量评估。培养在实验室笔记本中准确记录实验设置和程序的技能。介绍使用先进的计算机软件包进行数据分析和绘图，特别是数据与直线的拟合以及梯度和截距的相关误差的计算。培养学生在实验室笔记本中准确记录实验测量结果的技能，并参考电子文件中记录的数据。向学生介绍查阅文献的方法，并通过正确的参考资料参考其他工作，并注意版权问题。

线性代数是高等数学的基石。它是每个数学学科中不可缺少的，并以这样或那样的形式使用。本单元旨在为本科阶段的数学学习奠定基础概念，使学生能够发展清晰的数学思维。

重点是基本思想和方法；定理将被陈述，但重点是方法而不是证明。前半部分发展对多变量微积分的理解，包括向量微积分的主要定理。主要重点是发展微分矢量微积分，改变坐标系的工具和多变量函数的积分微积分的主要定理。这些材料是物理应用数学的基础，它也与课程的后半部分有关，后者介绍了复变函数，重点是全形函数。它介绍了一个复变函数的微分和积分，经历了主要的积分定理，直到Cauchy's Residue定理，并包含一个关于使用复变函数定理来解决实值积分的最后部分。

物理学是一门以观察和实验验证为核心的学科。本单元是实验室工作，继续发展关键的实验技能，使用各种标准仪器和分析数据。实验允许学生对设计和测量进行投入。通过对实验的正式写法和对每个实验的评审会，包括可转移的技能。

本单元的目的是介绍常微分方程（ODEs）的基本理论....。 为学生提供必要的数学工具，以便对各种不同的物理问题进行建模，包括弦上的波、信号的传播、固体和化学品在溶液中的热扩散、交通流以及膜和表面的振动。

经典物理学包括物理学的大部分核心内容，建立在17至19世纪发展的基础上，是所有 "现代 "物理学的基础。本课程还首次正式介绍了量子物理学，这是我们最基本的物理学理论之一，它支撑着从原子和分子到固态物理学，再到量子场论和核与粒子物理学的一切。本单元建立在C/4级的振荡和力学领域的材料之上。本单元介绍了分析具有许多自由度的系统运动的方法。以中心力运动为例，讨论力学中守恒原理的意义。介绍了非惯性参考框架的力学。对旋转和角动量的处理被扩展到三维空间，允许全面了解刚体的运动。

本单元旨在提供热物理学领域的全面基础。该课程涉及经典的热力学和统计力学。经典部分通过一个数学框架，描述了热力学三大定律的解释和使用，以描述物质的大量属性之间的关系。统计力学部分描述了如何从微观模型中计算出经典和量子粒子的大量属性。

经典物理学包括物理学的大部分核心内容，建立在17至19世纪发展起来的基础上，是所有现代物理学的基础。本单元建立在C/4级的电磁场和电磁波领域的基础上。麦克斯韦真空和简单固体中的方程是讨论一般电荷和电流配置的场、力和能量的基础。研究麦克斯韦方程的波解，与材料的电磁和光学特性有关。研究了包括干涉和衍射在内的一般波现象，以及这些效应的实际应用。本单元是对量子物理学的第二个正式介绍。在上一单元的基础上，它首次介绍了量子力学的形式结构，包括其原理和假设。它涵盖了所有量子力学系统中最著名的氢原子，并介绍了多粒子的量子力学。

简单晶体结构的简要描述。来自周期性结构的衍射。各种简单晶体结构的互换晶格。晶体中的电子：自由电子和近自由电子理论-一个电子的近似值。周期性边界条件。状态密度。Fermi-Dirac分布的应用。布洛赫定理；能带。声子。能隙，布拉格反射和布里渊区的边界。缩小的、扩展的和周期性的区域方案。费米面的概念和简单构造。电子传输的半经典理论。晶体动量和有效质量。金属、半导体和绝缘体之间的区别。电子和空穴。自由电子金属中的传输。金属和半导体中的电子散射。半导体中的传输。霍尔效应。元素和化合物半导体。本质半导体中的载流子密度。 p型和n型掺杂。p-n结。功函数和接触电位。金属-半导体结。磁学的类型。泡利感应性。斯托纳模型。域和居里温度。简要提及超导性和麦斯纳效应.