理论物理 MSc

University of Bristol - 布里斯托尔大学

该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。其中包括：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，测量中的不确定度的组合，以提供对引用结果的不确定度的定量评估。

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。

本单元概述了一个增强的牛顿模型，用于讨论宇宙的结构和演变，以及最大尺度上的宇宙。除了牛顿的引力和轨道，它还介绍了宇宙学原理、哈勃定律、大爆炸和随后的扩张。

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，并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。通过对实验进行正式的写作，对每个实验进行评估，以及一个小组活动....，包括可转移的技能。

物理学是一门以观察和实验验证为核心的学科。本单元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。本单元涉及一些可转移的技能。这些技能包括书面和口头陈述、小组工作和计算技能。这些技能是通过对每个实验的评估、对一些实验的正式写法和在实验室会议上的小组陈述以及涉及自我指导学习的计算技能教学内容获得的。

介绍一些关键的数学方法及其在物理问题上的应用，包括概率论和统计方法、矢量场理论以及一些物理问题中常遇到的偏微分方程和常微分方程的解.

本单元建立在振荡和力学领域的C/4级材料上。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。

量子世界是非直观的，但它正确地对许多小规模的现象提供了解释。对亚原子过程的定量研究涉及对速率和截面的测量。原子核物理学的某些方面可以用半经验质量公式来理解，加上壳模型中体现的量子思想。这些思想被应用于核稳定性、聚变和裂变，以及恒星和超新星的核合成过程。

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。

本课程介绍了理论物理学的主要数学方法。本单元首先简要回顾和扩展以前的物理学数学课程的材料。主要内容是复变的复数函数理论，它们的微分和积分，包括Cauchy的剩余定理及其在实数积分中的应用。该课程描述了复变复数函数的重要理论，然后将其应用于格林函数和传播者，因此为以后的高级数学和理论物理课题提供了基础.

本单元是对量子物理学的第二次正式介绍。在上一单元的基础上，它首次介绍了量子力学的正式结构，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。

在本课程的前半部分，我们将为量子力学的主题提供一个更正式的基础。这从讨论狄拉克符号开始，狄拉克符号是处理量子力学形式主义的一种特别有效的方式。使用狄拉克符号，我们将制定量子力学的原则和规则，并看看它们如何适用于真实的物理情况。

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.

在与本系当前研究活动密切相关的实验模块中发展额外的实验技能。培养处理先进设备的信心，提高找错和纠正的技能.

每组约有8名学生，就纯物理学或应用物理学的一个专题领域编写一份书面报告和一个20分钟的演讲。报告包括一篇评论文章风格的技术论文，和一篇杂志文章风格的通俗叙述，总长度不超过8000字。该单元的重点是集体工作和学习，评估标准也反映了这一点。

本单元以C/4和I/5级的计算物理学为基础。课程介绍了评估、微分、积分和解方程的技术，然后将其应用于对各种现实物理系统的研究。在演示者的亲身指导下，自定进度的编程练习越来越复杂，.

为了引导这一讨论，小组的一些其他成员将准备好合适的问题供讨论。当然，小组的其他成员将积极参加讨论。主题将由一个小型的工作人员小组来选择，每个主题都有一个指定的工作人员专家。小组的每个成员将发表一次谈话，并参与引导讨论。

本单元介绍了广义相对论，并通过微分几何推导出宇宙中物质和辐射行为的方程式。将描述基于爱因斯坦场方程的宇宙学模型，并讨论其可观测的后果。将讨论暗物质和暗能量的最新发展。还将描述黑洞和引力辐射，并得出关键结果。

本单元包括一个受监督的、与物理有关的研究项目，以一对（实验项目）或一个（理论项目）的方式进行，最终以个人写的最终报告、口头和或海报展示以及面试的方式完成。可供有工业经验的化学物理硕士（荣誉）、有工业经验的物理硕士（荣誉）或数学与物理硕士（荣誉）的学生选择.

本课程的目的是发展相变的物理和数学图景，例子来自凝聚态物理学。重点是秩序、无序的概念，相关函数在临界现象中的作用，以及打破对称性的统一概念。

狭义相对论最初是为了解释电磁场的特性而提出的，而经典场的概念与相对论密切相关。本课程将介绍狭义相对论和拉格朗日场论的现代方法，以及它们在经典电磁场协变量描述中的作用，以及相对论量子克莱因-戈登和狄拉克方程。该课程是计算与高级课题的定性处理相结合的混合物。

该课程研究量子物理学的高级课题，这些课题在现代理论物理学中具有核心作用。其中包括波包传播和扩散的高级概念，包括Feynman的路径积分公式，散射理论的基本思想，以及半经典的WKB方法及其影响。绝热演化的概念被进一步发展，以介绍规整不变量、与磁场的耦合，包括对朗道级的影响、量子霍尔和约瑟夫森效应、阿哈罗诺夫-博姆效应以及对贝里几何相的简要讨论。量子自旋理论通过先进的方法来表示自旋（如Bloch球），并使用Clebsch Gordan代数对角动量的增加进行了完整的讨论，其物理应用包括LS耦合和Zeeman分裂。