2014/10/08

Lisälukemistoa lukion modernin fysiikan kurssille

Tässä linkkilistassa on myös tekstikatkelmia erään oppikirjamaisen materiaalin luonnoksesta. Osa materiaalista on suunnattu opettajille tai opettajaopiskelijoille.

Pyörimismäärän (tunnus L) toisia nimityksiä ovat kiertoliikemäärä, liikemäärämomentti, impulssimomentti ja pyörimisliikemäärä. Termiä käytetään sekä mekaniikassa että kvanttimekaniikassa.

Kertausta ja lisätietoa tiedonjanoisille


Englanniksi: 
- kertausta ja täydennystä lukiofysiikasta englanniksi: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html
- lukio- ja yliopistotason peruskursseja videoituna: http://www.openculture.com/2010/01/modern_physics_a_complete_introduction.html

Aalto-hiukkasdualismin ja klassisen fysiikan rajalla
Mustan kappaleen säteily
Black_body_visible_spectrum.gif
Kuva: erilämpöisten kappaleiden lähettämän säteilyn suhteellinen intensiteetti näkyvän valon alueella. Lähde: Dariusz Kowalczyk, GFDL, Wikipedia
Joskus kuultava luonnehdinta, että elektronit ja valo ovat samaan aikaan sekä hiukkasia että aaltoja, on ongelmallinen, sillä hiukkaset ja aallot ovat konkreettisia, klassiseen mekaniikkaan perustuvia selitysmalleja, jotka eivät kaikilta osin sovellu kvanttimekaniikan ymmärtämiseksi. Ne onkin korvattava luvussa 1 mainitulla abstraktilla aaltofunktiolla, jonka kehittymistä kuvaa Schrödingerin yhtälö. Nykyisessä, kvanttimekaanisessa atomimallissa elektronin tila kuvataan neljällä kvanttiluvulla, joita voi osittain verrata mm. lämpöopin tilamuuttujiin, lämpötilaan, paineeseen ja tiheyteen.

Kaksoisrakokoe

Kaksoisrakokokeessa valoa päästetään kahden pienen raon kautta varjostimelle (tai kameraan, fluoresoivalle pinnalle tms.). Thomas Young teki alkuperäisen kokeen 1800-luvun alussa. Siinä muodostuu interferenssikuvioita, jollaisia klassiset hiukkaset eivät voisi muodostaa. Selitys vaatii tulkintaa, että valo on aaltoja. Newtonin ajoista lähtien vallinnut valon hiukkasteoria väistyi Youngin kaksoisrakokokeen myötä 1800-luvun alussa. Myöhemmin kylläkin siis todettiin “uudestaan”, että myös hiukkasteoria on tarpeen: fluoresoivalle levylle ilmestyy kokeessa ensin yksittäisiä pisteitä eli valo vuorovaikuttaa kuin hiukkanen. http://sivut.koti.tpo.fi/ajnieminen/kak.pdf
Kahden raon tapauksessa fotonit jakautuvat varjostimelle eri tavalla kuin jos raot olisivat yksitellen auki ja jakaumat summattaisiin. 1900-luvun loppupuolella saatiin samanlaisia tuloksia myös elektroneilla. Nekään eivät siis käyttäydy pelkästään kuin klassiset hiukkaset, kuten hiekanjyvät, jotka vastaavassa kokeessa muodostaisivat kaksi kekoa. Jopa yksittäin elektroneja tai fotoneja ammuttaessa ne ikään kuin menevät molemmista raoista läpi eli interferoivat “itsensä kanssa”. Lisätietoa englanniksi: http://phys.org/news92937814.html
Kvanttimekaniikan todennäköisyysyhtälöt selittävät, miksi fotonin tai elektronin osumakohta riippuu siitä, onko samanaikaisesti auki yksi vai kaksi rakoa. Aallonpituus, rakojen etäisyys ja varjostimen välimatka määräävät kuvion, kunhan hiukkasten kokonaismäärä on riittävän suuri: yksittäisen hiukkasen osumiskohtaa ei voi ennustaa, mutta todennäköisyysjakauma tunnetaan. Kaksoisrakokoe on myös hyvä ajatuskoe kvanttimekaniikan selventämiseksi ja osoittaa niin valon kuin hiukkastenkin duaalisen luonteen.
Voit tarkastella Youngin kaksoisrakokoetta valolla englanninkielisen videon avulla: http://video.mit.edu/watch/thomas-youngs-double-slit-experiment-8432/ - vastaava koe onnistuu siis myös kotioloissa laserin ja lyijykynänterien avulla:  http://www.scientificamerican.com/article/bring-science-home-light-wave-particle/


Säteily ja ydinenergia

Säteilyannosten mittaamisesta:  http://www.stuk.fi/julkaisut/kirjasarja/kirja1_2.pdf 

Voit tutustua ydinkarttaan ja katsoa videolta uraani-235:n hajoamissarjan lyijyksi https://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=MVUAZQLb_9c 

Useimmat fissioreaktorit ovat kevytvesireaktoreita (paine- tai kiehutusvesireaktorit), raskasvesireaktorit ja kaasujäähdytteiset grafiittihidasteiset reaktorit. Tyypillisesti reaktorissa on useita satoja polttoainenippuja. Polttoaineen välissä on lämmönsiirtäjäainetta ja neutroneita hidastavaa ainetta, jotka voivat olla samaakin ainetta, kuten vettä. Lisäksi on säätösauvoja, joilla voi hidastaa neutroneita joustavasti.
Uraania rikastetaan voimalaitoskäyttöä varten lähes aina, jotta saadaan ketjureaktiota varten riittävä pitoisuus (kriittinen massa) fissiiliä nuklidia. Toisaalta on olemassa teknologiaa, jolle riittää fissiilin isotoopin U-235 alhainenkin pitoisuus (luonnonuraanissa 0,7%), ja teknologiaa, joka käyttää muita luonnossa esiintyviä alkuaineita (lähinnä toriumia).
Ydinjäteongelman hoitamiseksi pääasiallinen suunnitelma on loppusijoitus kallioperään, mutta periaatteessa olisi mahdollista transmutatoida korkea-aktiivinen jäte vähemmän aktiiviseksi tai jopa uudeksi polttoaineeksi, jolloin loppusijoituksen tarve vähenee. Näiden vaihtoehtoisten tekniikoiden sekä taloudellinen että poliittinen käyttökelpoisuus voi kuitenkin olla huono loppusijoitukseen nähden. Lisätietoa kiinnostuneille näistä aiheista: TEM, STUK, Energiateollisuus, CO2-raportti, Wikipedia, WNA ja Ilmastotieto. Onpa joku ehdottanut jopa ydinjätteen pulverisointia ja levittämistä tasaisesti ilmakehään, jolloin radioaktiivisen aineen pitoisuus olisi taustasäteilyn tasolla tai alempana.
Ydinvoiman ja uusienkin fissioteknologioiden hyviä ja huonoja puolia: Princeton, IPFM.
Maan päällä fuusioreaktioita on käytetty lähinnä ydinaseissa (joita voi tosin hyödyntää myös rauhanomaisessa toiminnassa maan päällä ja avaruusmatkailussa). Ydinfuusion aikaansaaminen hallitusti vaatii korkeita lämpötiloja ja monimutkaista teknologiaa, joten sen tutkimus on ollut hankalaa. ITER-projekti on melko kallis, mutta vaikka fuusioreaktion kustannustehokas hallitseminen ei lopulta onnistuisikaan, sivuhyötyinä saadaan paljon tutkimustietoa ja esimerkiksi metallurgisia pieniä läpimurtoja.  

Monet yritykset tutkivat fuusioenergiaa, ja läpimurroista uutisoidaan silloin tällöin: http://www.scientificamerican.com/article/lockheed-claims-breakthrough-on-fusion-energy1/. Lisäksi Tokamak-tyyppisten koelaitosten ohella on viime aikoina tutkittu myös lineaarikiihdytintyyppisiä fuusioreaktoreita: http://www.scientificamerican.com/article/alternative-fusion-technologies-heat-up/

Hiukkasfysiikka ja kvanttimekaniikka

Kannattaa katsoa Tiedeviikon 2012 esitelmä “Pieniä hiukkasia, suurta tiedettä”: https://www.youtube.com/watch?v=dTTCpplMtkw - siinä on mm. hiukkasfysiikan historiaa, peruskäsitteitä ja nykytutkimusta (Jukka Maalampi, 31 min).
Atomifysiikka käsittelee atomin elektroniverhon fysiikkaa. Ydinfysiikka käsittelee ytimen rakennetta ja ydinreaktioita. Hiukkasfysiikka käsittelee alkeishiukkasten ominaisuuksia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia. Atomifysiikassa riittävät pienet energiat, mutta hiukkasfysiikassa tarvitaan suurimpia energioita.
Nykyisin tärkeä, melko uusi tutkimusalue on nanotiede, joka on sekoitus atomitason kemiaa, fysiikkaa ja biologiaa. Tehokkaita tietokoneita tarvitaan mallien testaamisessa ja ilmiöiden simuloinnissa. http://www.csc.fi/tutkimus/alat/Nanotiede - kokeellisen ja teoreettisen tutkimuksen rinnalle onkin tullut laskennallinen tutkimus.

Kattava kaavio standardimallista: http://www.cpepphysics.org/images/2014-fund-chart.jpg
Vaikka aiemmin on fermioneista ja bosoneista puhuttu lähinnä alkeishiukkasten yhteydessä, ne voivat olla myös kokonaisia atomiytimiä. Jaottelu kyseisten hiukkastyyppien keskenhän menee sen mukaan, onko spin kokonaisluku vai puoliluku. Esimerkiksi Helium-3-ydin on fermioni (koska spin-kvanttiluku on puoli) mutta He4 bosoni (spin 0). Bosoneilla voi esiintyä kvanttimekaanisia ilmiöitä makroskooppisella tasolla. Lisää tästä ilmiöstä ja myös valon hidastamisesta: http://www.tiede.fi/artikkeli/jutut/artikkelit/ultrakylmassa_kvanttimekaniikka_jyllaa  
Julkaisuja hiukkasfysiikasta (lukioyhteistyö): http://lukio.pyhajoki.fi/cern/ ja matkakertomus lukiolaisten ekskursiosta CERN-tutkimuskeskukseen: http://www.miklu.fi/Tiedekoulu/CERN/


774px-Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg.png
Kuva: alkeishiukkaset (lähde: Wikipedia) - fermionien perheet ovat kolme vasemmanpuoleista saraketta
Suomalaisten tieteen popularisoijien Kari Enqvistin ja Esko Valtaojan kirjoja sopii lukea: esimerkiksi Enqvistin Olemisen porteilla ja Valtaojan Kaiken käsikirja tarjoavat proosan ja pohdinnan kautta mielenkiintoista lisätietoa tämän kurssin ja muunkin fysiikan aiheista. Tiedettä popularisoivissa kirjoissa ja kirja-arvosteluissa on lukion oppimäärän täydennyksien lisäksi monenlaisia filosofisia näkökulmia, esimerkiksi ”Unelmia viimeisestä teoriasta” ja “Kosmoksen hahmo”.
Kannattaa lukea mainio Richard Feynmanin suomennettu kirja QED - valon ja aineen ihmeellinen teoria, jos sen esimerkiksi kirjastosta löytää.
Standardimallin yhtälöt voi kirjoittaa auki, jolloin ne ovat sivun mittaisia, mutta matemaattisin apuneuvoin yhtälöt muuttuvat elegantimmiksi, esim. http://iopscompetition.org.uk/?p=376
Yksinkertainen mutta kattava selitys, miten standardimalli toimii: http://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2002/feynman/components.html  
Vahvan vuorovaikutuksen (tarkemmin: nukleonien välisen voiman) voimakkuuden suuruudesta kaavio: http://webs.mn.catholic.edu.au/physics/emery/hsc_quanta_quarks.htm#strong
Kertaustaulukoita alkeishiukkasista voi etsiä MAOLin taulukkokirjasta tai laajemmin vaikka Wikipediasta englanniksi: http://en.wikipedia.org/wiki/Template:Particles. Näin paljon ei tosin tarvitse tällä kurssilla osata. Tutkimus Higgsin hiukkasen ja muiden hiukkasfysiikan ilmiöiden alalla on edelleen vilkasta, ja uusia löytöjä tapahtuu usein, esimerkiksi http://phys.org/news/2014-07-physicists-rarer-long-sought-higgs-particle.html ja http://blogs.nature.com/news/2014/06/higgs-particle-linked-to-matter-not-just-force-particles.html
Numeerista tietoa maailmankaikkeudesta: http://www.physicsoftheuniverse.com/numbers.html
Hiukkastutkimuksen historiaa -video - A Crash Course In Particle Physics: https://www.youtube.com/watch?v=HVxBdMxgVX0
Animaatio standardimallista ja maailmankaikkeuden alkuhetkistä (englanniksi): http://www.wimp.com/particlephysics/

Hiukkastutkimus

Humoristinenkin aaltofunktiojenkka opettaa meille kvanttimekaniikkaa:
http://www.joutsa.fi/lukio/karaoke/jenkka.mp3

Supersymmetria ja standardimallin laajennokset

Standardimalli ei ole riittävä teoria huomattavasta tarkkuudestaan ja ennustamiskyvystään huolimatta. On monenlaisia teorioita, joiden avulla pyritään laajentamaan tai korvaamaan standardimallia. Ahkerasti tutkittuja ovat supersymmetriset teoriat, kuten jotkin säieteoriat, joissa on yleensä noin kymmenen ulottuvuutta ja jotka pystyvät yhdistämään gravitaation kvanttimekaniikkaan. Säieteorioissa yksiulotteiset säikeet värähtelyineen vastaavat standardimallin hiukkasia. http://en.wikipedia.org/wiki/Elementary_particle#Beyond_the_Standard_Model
Supersymmetria on fermionien ja bosonien välinen symmetria, eli fermioneja ja bosoneja olisi yhtä monta lajia (fermioneja olisi yhtä monta kuin skalaari- ja vektoribosoneja yhteensä). Lisäksi kaikilla standardimallin alkeishiukkasilla olisi supersymmetrinen, samanmassainen mutta spin-kvanttiluvultaan puoli yksikköä pienempi, vastinhiukkanen. Kokeilla ei kuitenkaan ole vielä pystytty tutkimaan supersymmetrian paikkansapitävyyttä, eikä pienimassaistakaan selektronia ole havaittu. Lue lisää suhtautumisesta säieteoriaan ja yleisemmin aikaskaaloista, joilla kokeellinen fysiikka on vahvistanut teoreettista fysiikkaa.

Sekalaista ja haastavampaa

Virtuaaliset hiukkaset -termi on hieman harhaanjohtava (kun puhutaan vuorovaikutuksista): http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/virtual-particles-what-are-they/
Ovatko elektronit sittenkään alkeishiukkasia? http://gizmodo.com/5903391/electrons-can-split-into-two
Valon muuttaminen massallisiksi hiukkasiksi on mahdollista: http://www.sciencedaily.com/releases/2014/05/140518164244.htm  
Kvanttimekaniikalla on deterministinenkin muotoilu, joka voisi kehittyessään ratkaista paljon ongelmia: http://www.wired.com/2014/06/the-new-quantum-reality/
Matemaattisempi näkökulma standardimalliin (vaatii käytännössä yliopistomatematiikkaa ja -fysiikkaa): http://www.stfc.ac.uk/ppd/resources/pdf/standardmodel09.pdf
Gravitoneista ja Higgsin bosonista voi löytää havainnollisia selityksiä myös erinäisiltä keskustelupalstoilta: http://www.reddit.com/r/askscience/comments/nafdw/whats_the_difference_between_the_higgs_boson_and/
Valon nopeuden määrittäminen juustolla ja mikroaaltouunilla: http://vetamix.net/video/laborationer-best%C3%A4mning-av-ljusets-hastighet_20475

Hypoteeseja: takionit  ja magneettiset monopolit

Valoa nopeammin kulkeva hiukkanen on takioni. Jotkin teoriat ennustavat takioneiden olemassaolon. Ne olisivat hyvin kummallisia hiukkasia, sillä niiden nopeus kasvaa energian vähentyessä. Niiden massa olisi imaginäärinen. Joskus arveltiin, että neutriinot voisivat olla takioneita.
Maxwellin yhtälöt eivät ole symmetrisiä. Jos niistä halutaan symmetrisiä, yhtälöihin pitää lisätä sähkövarausten lisäksi myös magneettivaraukset. Tällaisia yksinapaisia magneetteja - magneettisia monopoleja - ei ole koskaan luonnossa havaittu. Kun tavallisen tankomagneetin halkaisee kahtia, syntyy kaksi pienempää tankomagneettia, joissa molemissa on sekä pohjois- että etelänavat. Jotkin teoriat kuitenkin ennustavat erillään olevien pohjois- ja etelänapamagneettivarausten olemassaolon.

Suhteellisuusteoria

Kolme pitkää johdantoa erityiseen suhteellisuusteoriaan: https://noppa.oulu.fi/noppa/kurssi/763105p/materiaali/763105P_monjst.pdf ja http://cc.oulu.fi/~tf/tiedostot/pub/johdatus_suhteellisuusteoriaan/luennot/jstES.pdf ja http://solmu.math.helsinki.fi/2014/SR1_TL.pdf - huomaamme siis, että erityisen suhteellisuusteorian matematiikka ei mene kovin paljon lukion oppimäärän yli.
Aikadilaatiosta nopeuden funktiona on hauska java-sovelma: http://www.walter-fendt.de/ph14e/timedilation.htm
Miten Einstein kirjoitti alkuperäisiä yhtälöitään erityisessä suhteellisuusteoriassa? http://www.pitt.edu/~jdnorton/Goodies/Zurich_Notebook/
Suhteellisuusteorioihin liittyvistä teoreettisista ongelmista, Lorentz-muunnoksesta sekä valon nopeuden koejärjestelystä: http://www.tieteessatapahtuu.fi/005/lehti.htm - suppeaa suhteellisuusteoriaa on testattu ja varmennettu monin kokein: http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/experiments.html  
Artikkeli “Denialismi, luonnontieteiden edistyksen oheisvahinko?” http://ojs.tsv.fi/index.php/tt/article/view/41570/10663  
Tähtitieteen historiaa: Einsteinin suhteellisuusteoria (professorit Enqvist ja Maalampi haastateltavina): http://areena.yle.fi/radio/1670339

Kosmologia ja avaruus

Gravitaatioaallot ovat väreilyä aika-avaruuden geometriassa ja etenevät valon nopeudella. Arvellaan, että kosmisen inflaation aikana syntyi gravitaatioaaltoja. Jos suuri määrä ainetta liikkuu nopeasti (esim. tähden luhistuessa), voi syntyä gravitaatioaalto. Hieman kuten laser on koherenttia fotonien liikettä, gravitaatioaaltoa voidaan pitää  koherenttina gravitonien liikkeenä (teoriat tosin vaihtelevat). Gravitoneja ei voi edes teoriassa havaita maanpäällisillä laitteilla, mutta gravitaatioaaltoja (ja samalla joitakin ominaisuuksia gravitoneista) voisi. Gravitonit ovat kvanttimekaaninen lähestymistapa gravitaation selittämiseen, kun taas aika-avaruuden kaareutuminen on suhteellisuusteoreettinen tapa. Vuonna 2014 hihkuttiin innosta, kun oli löydetty gravitaatioaaltoja, mutta myöhemmin havainto oli osoittautunut mittausvirheeksi: http://www.hs.fi/m/tiede/a1414644868869 

Gravitaation luonteesta englanniksi: http://einstein.stanford.edu/content/relativity/q1669.html
Voit katsoa esitelmän “Miksi maailmankaikkeudessa on ilmiöitä? Esko Valtaoja at TEDxTurku” https://www.youtube.com/watch?v=bt08xunsGc4
Tähdet ja avaruus -lehdessä on tuoreita uutisia, kysymyksiä ja vastauksia maailmankaikkeuden tutkimuksen ja suhteellisuusteorian alalta. Esimerkiksi: ”Kuinka suuri maailmankaikkeus on?” https://www.avaruus.fi/kysy-tutkijalta/faq/kuinka-suuri-maailmankaikkeus-on.html
Laaja esittely hiukkasfysiikasta ja kosmologiasta:
http://www.helsinki.fi/~www_sefo/johdatus/2013/johdatus1_1_2013.pdf
Tähtitieteellisten etäisyyksien määrittämisestä http://www.astro.utu.fi/zubi/sphere/dist.htm
Yleisradion tv-ohjelmasarjasta ”Viisi kulmaa kosmologiaan” saa mielenkiintoisen yleiskuvan kosmologiasta ja maailmankaikkeudesta monien tieteiden kontekstissa. Tälle fysiikan kurssille kiinnostavimpia osia ovat ensimmäinen ja viimeinen. Ykkösjaksossa (1/5, Kaikkeuden alku) selvitetään maailmankaikkeuden alkua ja viimeisessä (5/5, Leikin loppu) kuudennessa) loppua fysiikan näkökulmasta. http://fi.wikipedia.org/wiki/5_kulmaa_kosmologiaan. Taltiointeja ohjelmasta voi löytää YouTubesta: Kaikkeuden alku ja Leikin loppu.
Lisätietoa mustista aukoista, säieteoriasta ja näiden käytännön sovelluksista:  http://theory.physics.helsinki.fi/~cosmology/kesakoulu2012/mustataukot.pdf


1000px-History_of_the_Universe.svg.png
Kuva: tärkeimpiä ajanjaksoja maailmankaikkeuden historiassa (lähde: Wikipedia)
Placnk-satelliitti ja kosminen taustasäteily: https://wiki.helsinki.fi/pages/viewpage.action?pageId=28182488
Tietoa kuusta ja vuorovedestä: http://vetamix.net/node/7144
Mainiolta Khan Academy -sivustolta ei kovin paljon löydy FY8-kurssiin liittyen, mutta alkuräjähdyksestä kannattaa katsoa tämä video (englanniksi): https://www.khanacademy.org/science/cosmology-and-astronomy/universe-scale-topic/big-bang-expansion-topic/v/big-bang-introduction
Yleistietopaketti kosmologiasta: http://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/

Hypoteeseja ja uusia teorioita : pienet mustat aukot ja kosmiset jänteet

Mustalla aukolla ei välttämättä ole kokorajaa, vaan on arveltu, että jopa atomin kokoisia mustia aukkoja - mustia miniaukkoja - voisi olla olemassa. Näitä olisi luultavasti syntynyt pian alkuräjähdyksen jälkeen, ja ne olisivat suunnilleen nyt tulossa elinkaarensa päähän. Myös LHC-kiihdyttimessä on arveltu syntyvän pienikokoisia mustia aukkoja.
Kosminen jänne on ohut, mutta käsittämättömän pitkä energiasäie, joka on saattanut toimia galaksin siemenenä. Kosmisia jänteitä voisi kenties käyttää myös aikakoneina, koska aika-avaruus niiden lähellä käyttäytyy erikoisesti.

Nanotiede ja atomifysiikka

Nykyisin tärkeä, melko uusi tutkimusalue on nanotiede, joka on sekoitus atomitason kemiaa, fysiikkaa ja biologiaa. Tehokkaita tietokoneita tarvitaan mallien testaamisessa ja ilmiöiden simuloinnissa. http://www.csc.fi/tutkimus/alat/Nanotiede - kokeellisen ja teoreettisen tutkimuksen rinnalle onkin tullut laskennallinen tutkimus.
Historiaa: juttu nanotieteestä vuodelta 1982: http://www.tieteessatapahtuu.fi/982/paalanen.html
Atomifysiikka käsittelee atomin elektroniverhon fysiikkaa. Ydinfysiikka käsittelee ytimen rakennetta ja ydinreaktioita. Hiukkasfysiikka käsittelee alkeishiukkasten ominaisuuksia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia. Atomifysiikassa riittävät pienet energiat, mutta hiukkasfysiikassa tarvitaan suurimpia energioita.

Sanastoja ja henkilöhakemistoja

http://phys.kent.edu/~manley/physicists.html

Modernin fysiikan sanastotaulukko suomeksi ja englanniksi (täydennettävänä) https://docs.google.com/spreadsheets/d/15qEcHBUsZ4SY06aK2zeOMZOnsysv-75NkQRqFT5DEJo/edit#gid=0 - tämä toteutetaan Wikipediaan kunhan ehditään.



Pedagogiikkaan painottuvia linkkejä:

Suomeksi modernista fysiikasta:

Mustan kappaleen säteily opetuksessa: https://helda.helsinki.fi/handle/10138/36989  

OPH:n vanha materiaali, suppea

koulukohtaisen opetussuunnitelmatyön avuksi:

Vertailua modernin fysiikan suomalaisista ja ruotsalaisista oppikirjoista:

Ionisoivan säteilyn ja aineen välinen vuorovaikutus lukion fysiikan oppikirjoissa:

Värien ominaisuuksia hahmottava kokeelisuus (esimerkiksi joidenkin halogeenilamppujen spektrissä on keltaisen valon kohdalla merkittävästi vähemmän intensiteettiä kuin hehkulampuilla): http://per.physics.helsinki.fi/kirjasto/ont/ts/gradu.pdf  

Videoita kosmologiasta, aurinkokunnasta ja muustakin: https://www.youtube.com/user/Kutulainen/videos  

Englanniksi modernista fysiikasta:

Nanotieteen opetusta kaikille: Mahdollisuuksia ja haasteita kouluissa ja niiden ulkopuolella: http://www.luma.fi/artikkelit/1361/nanotieteen-uusi-vaeitoeskirja-on-valmistunut  

Hiukkasfysiikasta ja kosmologiasta videoitakin: http://education.web.cern.ch/education/   

Crash course in particle physics - www.youtube.com/watch?v=HVxBdMxgVX0



Opetusaskeleita erityisestä suhteellisuusteoriasta yleiseen: http://www.phys.unsw.edu.au/einsteinlight/jw/2006AJP.pdf  

Modern physics and students’ conceptions:
http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/0950069920140206?journalCode=tsed20#preview   - ei valitettavasti näy vapaasti - DOI: 10.1080/0950069920140206

A study of the nature of students’ models of microscopic processes in the context of modern physics experiments: http://scitation.aip.org/content/aapt/journal/ajp/71/6/10.1119/1.1566431

Helping physics students learn how to learn:

Teaching modern physics - misconceptions of the photon that can damage understanding:

The quantum understanding of pre-university physics students:

The introduction of modern physics: overcoming a deformed vision of science:

STUDENTS' VIEWS OF MODELS AND CONCEPTS IN MODERN PHYSICS:

Improving students’ understanding of quantum mechanics:

An investigation of student understanding of single-slit diffraction and double-slit interference:

European Journal of Physics Education -julkaisu:
Evaluating College Students’ Conceptual Knowledge of Modern Physics:
Gamma-Ray Telescope and Uncertainty Principle:
A Didactic Proposed for Teaching the Concepts of Electrons and Light in Secondary School Using Feynman´s Path Sum Method: http://ejpe.erciyes.edu.tr/index.php/EJPE/article/view/51
Interactive Modern Physics Worksheets Methodology and Assessment by Students:
How the laser helped to improve the test of special theory of relativity?
A Macroscopic Analogue of the Nuclear Pairing Potential:

1 kommentti:

  1. Teaching mass without mass - http://physics.uark.edu/hobson/pubs/05.02.TPT.pdf

    Kaarle Kurki-Suonion pohdintaa liikemassan ja lepomassan käsitteistä: http://per.physics.helsinki.fi/kurkisuo/6.2.D/05-Arkh-Massa.pdf

    VastaaPoista