Ders İçerikleri

Sosyal bilimlerde öğrenciler için genel fizik. Klasik ve modern fiziğin temel prensipleri. Fizik I (3 + 1 + 0) 3 AKTS 5

Temel fonksiyonların özellikleri; Özel argümanlarda grafikleri ve değerleri. Bilimsel problemlerde kullanılan açılımlar ve yaklaşım teknikleri. Koordinat sistemleri; temel geometrik cisimlerin alanları ve hacimleri. (1 + 1 + 0) 1 AKTS 2.

Basit LATEX ve MATLAB (0+0+2) 1 ECTS 2

Bu ders, bilgi ve bilgi işlemenin fiziksel doğasına vurgu yaparak iletişim ve hesaplamanın nihai sınırlarını araştırır. Konular şunları içerir: Bilgi ve hesaplama, dijital sinyaller, kodlar ve sıkıştırma, algoritmik bilgi, gürültü, olasılık, hata düzeltme, tersine çevrilebilir ve geri döndürülemez işlemler, hesaplama fiziği, Shannon entropisi. Kanal kapasitesine ve termodinamiğin ikinci yasasına uygulanan entropi kavramı ve fiziksel sistemlerin enerjisi ve sıcaklığı, maksimum entropi ilkesi kullanılarak ele alınır.

Güneş sistemi: gezegenler ve Güneş, Samanyolu. Diğer galaksiler ve Hubble yasası. Büyük patlama. Evrenin büyümesi. İlk birkaç dakika, ilkel nükleosentez. Kozmik Mikrodalga Arkaplan (CMB) radyasyonu. Yıldızların yaşam döngüsü. Yıldızların ölümü, süpernova. Kahverengi cüceler, beyaz cüceler. Nötron yıldızları, genel görelilik kavramları, kara delikler, gama ışını patlamaları. Hawking radyasyonu ve kara deliklerin buharlaşması. Karanlık madde ve karanlık enerji. Evrenin geleceği.

Yaklaşık hesaplamalar. Hatalar ve yuvarlama. Fonksiyonların sayısal yaklaşımları. Sayısal farklılaşma ve entegrasyon. Monte Carlo yöntemleri. Rastgele numaralar. (3 + 2 + 0) 3 AKTS 6

Elektromanyetik salınımlar, AC devreleri. Maxwell denklemleri, elektromanyetik dalgalar, ışık ve yayılımı, yansıma, kırılma, geometrik optik, girişim ve kırınım, ızgaralar ve spektrumlar, polarizasyon, elektromanyetik radyasyonun parçacık benzeri özellikleri: fotonlar, Bohr modeli ve hidrojen atomunun spektrumu. Fizik IV (3 + 1 + 2) 4 AKTS 6

Temel bilim okumayan öğrenciler için ağırlıklı olarak görsel karakterli (slaytlar ve bazı videolar) bir ders. Matematik veya bilim geçmişine gerek yok. Kozmosun içeriği ve boyutları. Güneş. Güneş enerjisi. Yıldız gözlemleri. Çift yıldız. Yıldızların sınıflandırılması. Yıldızların doğuşu ve evrimi. Yıldızların ölümü: Beyaz cüceler, novalar, süpernovalar, nötron yıldızları, kara delikler. Samanyolu, galaksiler ve evrenin genişlemesi. Büyük patlama. Uzay araştırması. Uzayın ticarileşmesi. Uzayda gelecekteki yaşam. Uzay yolculuğu. SETI: Dünya dışı zeka araştırması. (3 + 1 + 0) 3 AKTS 5

Olasılık teorisinin elemanları, Bernoulli, Poisson ve Gauss olasılık olasılık dağılımları. Rastgele yürüyüş ve difüzyon. Isıl hareket, kristallerde ve gazlarda enerjinin moleküler dağılımı, sıcaklığın tanımı ve Boltzmann faktörü, ısıl dengenin istatistiksel karakterizasyonu, entropi. Entropi ve ısı: Termodinamiğin ikinci yasası. Karışım entropisi. Açık sistemler ve serbest enerji minimum prensipleri. Denge koşullarının uygulamaları: Clausius-Clapeyron denklemi, Raoult yasası, Henry yasası, Osmotik baskı. İç serbestlik derecesine sahip ideal gazlar. Termodinamiğin üçüncü yasası. (3 + 2 + 0) 3 AKTS 5

Okyanus tabanı. Okyanus suyu ve okyanus hayatı. Dinamik okyanus Atmosfer: Nem, bulutlar, yağış, hava basıncı ve rüzgar. Hava desenleri ve şiddetli fırtınalar. Dünya iklimleri ve küresel iklim değişikliği. Modern astronominin kökenleri. Güneş sistemimiz. Işık, astronomik gözlemler ve Güneş. Güneş Sistemimizin Ötesinde (3 + 1 + 0) 3 AKTS 6

Mekanikte kullanılan temel matematiksel araçların tekrarı. Parçacıkların dinamiği ve parçacık sistemleri, merkezi bir kuvvet altında hareket, enerji ve momentumun korunumu, katı cisim hareketinin dinamiği. Sürekli ortamlar mekaniğine giriş. Görelilik dinamiği.

Veri toplama ve analiz sistemlerine genel bakış. Analogdan dijitale dönüştürücüler. Menzil, unipolar ve bipolar modlar, çoğullama. Örnekle ve tut devreleri, tek uçlu ve diferansiyel girişler, bilgisayarlar. Yazılım, veri formatı ve depolama alanı, dijitalden analoğa dönüştürücüler. Örnekleme oranları, düşük geçişli filtreler, aşırı örnekleme, örtüşme. Bir sinyalde bulunan maksimum frekans, dijitalden analoğa dönüştürme. Dönüştürücüler: Sıcaklık, gerinim, kuvvet, ivme, yer değiştirme, basınç. İzolasyon yükselteçleri, doğrusal olmayan algılayıcılar, doğrusallaştırma. Veri işleme: Veri formatı; İstatistik; tepe, geçiş ve sıfır geçiş algılama. Veri işleme: Eğri uydurma, filtreler, spektral analiz, korelasyon, kaos.(3+0+0) 3

Metroloji kültürü: Metroloji ve küresel ticaret, SI'ın dört aşaması, metroloji türleri: birincil, ikincil ve endüstriyel metroloji; standartların korunması; kalibrasyon. Sıcaklık Metrolojisi: 1990 Uluslararası Sıcaklık Ölçeği (ITS-90) ve kelvin'in gerçekleştirilmesi; Temas Sıcaklığı ölçümleri; termoelektrik etkiler. Elektriksel Metroloji: DC'nin uluslararası gerçekleştirilmesi fiziğin temel sabitleri aracılığıyla elektriksel büyüklükler: Volt – Josephson eklemi ve Ohm – kuantum Hall etkisi; elektrik standartları. Boyutlu metroloji: sayacın uluslararası gerçekleştirilmesi. Zamansal metroloji: sezyum saati; optik frekans standartları; boyut standartları; artefaktlar (Gösterge blokları, mikrometreler, Vernier kumpaslar, halka göstergeler, komparatörler). Belirsizlik hesaplamaları; belirsizlik bütçeleri; uluslararası tanımların güncellenmesi: Kilogram (kg), amper (A), mol (mol) ve kelvin (K). (3+0+0) 3

Dersin amacı, öğrencileri görelilik, kuantum fiziğinin temel fikirlerine ve bu fikirlerin çok çeşitli uygulamalarıyla tanıştırmaktır. Bu, atomların, moleküllerin ve çekirdeklerin yapısını, radyoaktivite ve nükleer reaksiyonlar, temel parçacıklar, katı hal fiziği, astrofizik ve kozmolojiyi içerir. Formalizmden ziyade niceliksel fenomenlerin fiziğini ve büyüklük sırasına göre tahminleri anlamaya vurgu.

Eğrisel koordinatlar ve tensör analizi. Karmaşık değişkenlerin diğer uygulamaları: konformal haritalama asimptotik yöntemleri, en dik düzgün, durağan faz, WKB yöntemi. Kısmi diferansiyel denklemler: Laplace, dalga ve difüzyon denklemlerini içeren sınır değer problemleri. Gruplara giriş ve grup temsilleri.

PHYS 331'in tümleşik devrelere ve elektronik devre anahtarlama ve dijital yöntemlerde alan etkili transistörlerin kullanımına vurgu yaparak devamı: Lineer ve lineer olmayan analog sistemler, kombinasyonel ve sıralı dijital sistemler, metal oksit yarı iletken/büyük ölçekli entegre (MOS/ LSI) dijital sistemler, dijitalden analoğa ve analogdan dijitale (D/A ve A/D) sistemler.(2+1+2) 3

Bu ders, radyasyon ve biyolojik materyallerle etkileşimleri hakkında temel bir anlayış sağlamayı amaçlamaktadır. Radyasyon türleri ve enerji biriktirme mekanizmaları tartışılacaktır. Radyasyon nedeniyle hücresel hasara yol açan süreçlerin genel bir anlayışı aranacaktır. Konular şunları içerecektir: Radyasyonun biyolojik sistemler üzerindeki çeşitli etkileri, hücrelerin hayatta kalmasının temel mekanizmaları, radyasyonun çevresel kaynakları, radyasyondan korunmanın yönleri. Bu ders ileri düzey lisans öğrencileri için uygundur. (3+0+0) 3

Astrofizik çalışmaların temelleri, yıldızların konumları ve öz hareketleri, yakındaki yıldızlara olan uzaklık tayini; parlaklık hesapları, yıldızların açısal yarıçapları, yıldızların tayfsal sınıflandırması, yıldız yapı denklemleri, yıldızların iç mekan fiziği. (3+2+0) 3

Maxwell denklemlerinin gözden geçirilmesi ve diferansiyel formlarının türetilmesi. Süreklilik denkleminin önemi ve yer değiştirme akımı. EM dalga denkleminin vakumda türetilmesi, basit çözümler ve Poynting vektörü vb. dahil temel özellikleri. Radyasyonun madde ile etkileşimi, kırılma indisinin fiziksel temeli. Sınır koşulları ve iletkenlerden ve yalıtkanlardan EM dalgaların yansıması ve kırılmasına giriş.

Elektron balistik ve uygulamaları, elektron emisyonu (alan, termal ve fotoelektrik.) Enerji seviyeleri ve enerji bantları. Metallerde ve yarı iletkenlerde iletim. Elektron istatistikleri, Shottky engelleri, p-n bağlantıları ve uygulamaları. Bipolar, alan etkili ve metal oksit yarı iletken (MOS) transistörler. Fotoelektrik cihazlar. Negatif direnç cihazları. (3+2+0) 3

Vektör analizi, elektrostatik problemlerin çözümü: Poisson ve Laplace denklemleri, görüntü yöntemi. Dielektrik ortamda elektrostatik, elektrostatik enerji. Elektrik akımı, sabit akımın manyetik alanı, elektromanyetik indüksiyon, maddenin manyetik özellikleri, manyetik enerji.

Görelilik ve kuantum fiziğinin temel kavramları ve bunların tek ve çok elektronlu atomların yapısına uygulamaları. Kuantum fiziğinin matematiksel temellerine giriş. Beşli fenomenleri ve büyüklük sırasını tahmin etme üzerine vurgu. PHYS 311'e ek olarak alınamaz.

Kuantum mekaniğinin temel varsayımları. Dalga ve matris mekaniği. Schrödinger denklemi. Yörünge açısal momentumu. Tam olarak çözülebilir bağlı durum problemleri. Bağımsız pertürbasyon teorisi ve uygulamaları. Spin açısal momentumu. Açısal momentumun eklenmesi, varyasyon yöntemleri.

Termodinamiğin gözden geçirilmesi. Mikrokanonik, kanonik ve büyük kanonik topluluklar. Klasik ve kuantum gazlar. Uygulamalar

Fotoelektrik etki, elektronun yük/kütle oranı, saçılma, Cavendish burulma dengesi, sayım istatistiklerinin incelenmesi, x-ışını saçılması, radyoaktivite, atomik enerji seviyelerinin kuantizasyonu gibi modern fizikteki temel deneysel teknikleri açıklayan deneyler. Ayrıca, veri analizinin hızlı gözden geçirilmesi: istatistikler, olasılık dağılımları, en küçük kareler yöntemi, Chi-kare testi. (2+0+4) 4

Teleskop, prizma spektrometresi, ızgaralı spektrograf, Michelson-Morley, Fabry-Perot interferometrelerinin astronomi ve astrofizikte uygulama esasları.(3+0+0) 3

Antik çağlardan günümüze astronomi tarihi, eski Babil ve Mısır'da astronomi, eski Yunan astronomisi, Aristarchus'un güneş merkezli teorisi, Batlamyus'un yer merkezli teorisi, İslam'da astronomi, Kopernik'in güneş merkezli teorisi, Tycho Brahe'nin eserleri, Kepler, Galileo ve Huygens, Newton'un hareket yasaları ve evrensel yerçekimi, ışık hızının Romer tarafından ölçülmesi, Laplace'ın gök mekaniği, modern fiziğin teori ve gözlemlerinde astrofiziğin başlangıcı, modern astronominin keşifleri ve teorileri. (3 +2+0) 3

Hidrojen atomu ve spektrumu. Çoklu elektron atomları. Hartree teorisi, Thomas-Fermi teorisi. Elektron korelasyonları. Atomların statik elektrik ve manyetik alanlarla ve elektromanyetik radyasyonla etkileşimi. Aşırı ince yapı. Egzotik atomlar. Rydberg atomları. Moleküllerin yapısı. Moleküler spektroskopi (3+2+0) 3 AKTS 6

Maxwell denklemleri. Düzlem ve küresel dalgalar. Polarizasyon. Kristal optik, ışığın anizotropik ortamda yayılması. Optik Aktivite. Interferans. Fraunhofer ve Fresnel kırınımı. Fourier optiği. (3+2+0) 3 AKTS 6

Kristal yapı, elektron gazı, bant teorisi, elektronik iletkenlik, yarı iletkenler, süperiletkenlik, maddenin manyetik özellikleri. (3+2+0) 3 AKTS 6

Temel parçacıkların sınıflandırılması. Parçacık saçılması ve bozunması. Koruma ilkeleri. Parçacık etkileşimleri ve rezonanslar. Parite ve CP ihlali, kuark modeli, zayıf ve elektromanyetik etkileşimlerin birleştirilmesi. (3+2+0) 3 AKTS 6

Tercihen uluslararası araştırma dergilerindeki ilgili makalelerin incelenmesini içeren, belirli bir araştırma konusu için literatür araştırması. Konulara bağımsız deneysel veya teorik katkı sağlamaya çalışma. (3+2+0) 3 AKTS 6

Mekaniğin ilkelerinin gözden geçirilmesi. Hamilton ilkesi ve Lagrange denklemleri, korunum yasaları. En düşük eylem ilkesi. Lagrange formalizmi: Merkezi kuvvetler, katı cisim hareketi, küçük salınımlar. Hamilton hareket denklemleri, kanonik dönüşümler, Hamilton-Jacobi teorisi. Sürekli ortamlar için Lagrange ve Hamilton denklemleri. (4+1+0) 4 AKTS 10

PHYS 511’de ele alınan bazı konuların biraz daha ayrıntılandırılması. Yüklü parçacıkların harici elektromanyetik alanlardaki dinamiği. Hareketli yüklerin radyasyonu, Lienard-Wiechert potansiyelleri. Elektromanyetik dalgaların saçılması. Cherenkov radyasyonu, Bremsstrahlung. Vektör kutuplu alanlar. Elektromanyetik çalkantılar. Radyasyon sönümlenmesi (4+1+0) 4 AKTS 10

Kompleks düzlemde diferansiyel denklemler. Varyasyonlar hesabı. Eğrisel koordinatlarda diferansiyel operatörler. Kısmi diferansiyel denklemler. Grup teorisi. Spektrum üreten cebirler ve Sturm-Liouville sistemleri. (4+1+0) 4 AKTS 10

Temel varsayımlar. Harmonik osilatör. Hidrojen atomu. Simetriler. Açısal momentum. Spin. Açısal momentumun toplanması. Özdeş parçacıklar. (4+1+0) 4 AKTS 10

Termodinamiğin kanunları ve uygulamaları. Klasik kinetik kuramı ve Boltzmann denklemi. Mikrokanonik, kanonik ve büyük kanonik bölüşüm fonksiyonları. İdeal kuantum gazları. Katıhal, nükleer ve astrofiziğin çeşitli uygulamaları. (4+1+0) 4 AKTS 10

Moleküler yapıları açısından polimer özellikleri. Makromoleküllerin molekül ağırlıkları ve şekillenimi. Uzun zincirli moleküllerin istatistiksel termodinamiği. Elastik ve viskoelastik şekil değiştirmeler. Polimerlerin elektriksel ve optik özellikleri. AKTS 10

Deney düzeneklerinin ve veri toplama araçlarının tasarlanması ve inşası. (2+0+4) 4 ECTS 10

Tipik sayısal ve sembolik programlama sistemleri. Özel fonksiyonların değerlerini bulma, integral alma, kök bulma, lineer sistemlerin çözümü, özdeğer problemi, varyasyon ve sonlu eleman teknikleri, Monte Carlo yöntemleri gibi tekniklerin gerçek sorunlar çerçevesinde, örneğin lineer olmayan salınımlar, saçılma, Fourier ve spektral analiz, doğrusal olmayan veri analizi, Sturm-Liouville sistemlerinin özdeğer ve özfonksiyonları ve kısmi diferansiyel denklemlerin integrallenmesinde kullanımı. (4+1+0) 4 AKTS 10

Veri ve hata analizi, takribi yöntemler ve muhtemel tuzaklar ağırlıklı olmak üzere fizikte bilgisayar simülasyonunun rolü. Monte Carlo simülasyonları, moleküler dinamik ve malzemeler için birincil-ilkeler hesaplamaları. (4+1+0) 4 AKTS 10

Çok cisim problemleri için yol integrali yaklaşımı. Pertürbasyon kuramı ve Green fonksiyonlarının diyagramlarla analizi. Pertürbasyon kuramının çeşitli problemlere uygulamaları. Sonlu sıcaklık Green fonksiyonları. (4+1+0) 4 AKTS 10

X-ışını ve gama ışını kaynağı olarak kompakt nesneler: beyaz cüceler, nötron yıldızları ve kara delikler, kataklismik değişen yıldızlar, novalar, düşük kütleli ve yüksek kütleli x-ışın çiftleri, çeşitli izole nötron yıldızları, düşük ve yüksek kütleli yıldız evrimi, radyasyon mekanizmaları. Süpernova kalıntıları: oluşumu, fiziksel süreçler ve evrimi, süpernova kalıntıları ve nötron yıldızları arasındaki bağlantı. (4+1+0) 4 AKTS 10

Yüksek lisans düzeyinde diğer derslerin kapsamına girmeyen özel konuların çalışılması.(4+1+0) 4 AKTS 10

Özel görelilik ve dört-vektörler. Klein-Gordon ve Dirac denklemleri ve çözümleri. Delik kuramı, etkileşimleri ve göreli pertürbasyon kuramı. (4+1+0) 4 AKTS 10

Grup kuramının temelleri. Sonlu gruplar ve üniter temsiller. Lineer tedirgeme kuramı ve spin sistemlerine yönelik uygulamalar. Lie grupları ve cebiri. So(3) temsilleri, açısal momentum ve Clebsch-Gordan katsayıları. İzdüşümsel temsiller ve spin. Yarı-basit Lie gruplarının sınıflandırılması. Parçacık fiziğinde uygulamalar. Poincare grubunun temsili. (4+1+0) 4 AKTS 10

Modern diferansiyel geometri, nedensel yapı. Göreli yıldızlar, karadelikler, tekillik ve tekillik teoremleri. Eğri uzaylar üzerinde alanlar, kuantum etkileri, Hawking radyasyonu. Kozmoloji. (4+1+0) 4 AKTS 10

Bir elektronlu ve çok elektronlu atomlar. Ortalama alan ve elektron korelasyonları. Periyodik Sistem. Bir manyetik alandaki atomlar. Bir elektrik alandaki Atomlar. Optik geçişlerin genel kanunları: Simetriler ve seçim kuralları. Spektroskopinin kuramı. Lazer. (4+1+0) 4 AKTS 10

Metallerin Drude ve Sommerfeld kuramı, kristal örgüleri, yaklaşık serbest elektron modeli, metallerde bant yapısı hesaplanması için yöntemler, metallerde yarıklasik elektron dinamiğinin modeli ve metallerde iletkenlik, Fermi yüzeyinin ölçülmesi, yüzey etkileri, kohezyon enerjisi, statik örgü modelinin yetersizlikleri. (4+1+0) 4 AKTS 10

Planck'ın radyasyon yasası ve Einstein'ın A ve B katsayıları. Atom-radyasyon etkileşiminin kuantum mekaniği. Optik çalkantıların klasik kuramı ve eş fazlılık. Radyasyon alanın kuantumlanması. Tek modlu kuantum optiği. Çoklu mod ve sürekli mod kuantum optiği. (4+1+0) 4 AKTS 10

Dielektrik ince filmlerde dalgaların yayılması. Silindirik dalga kılavuzları. Malzeme dispersiyonu nedeniyle bit sınırlama oranı. Çok modluluk. Basamak indisli ve dereceli indisli fiberler. Entegre optik teknikleriyle anahtarlama ve modülasyon. (4+1+0) 4 AKTS 10

Çekirdeklerle elektromanyetik etkileşimler, elektron-elektron saçılması, elektromanyetik tepki fonksiyonları, polarizasyon gözlenebilirlikleri. Nükleon momentum dağılımları, ölçekleme. Parite-bozumlu elektron saçılması. Çekirdekle zayıf yarı-leptonik etkileşimleri, yük-değiştiren özellikler, zayıf nötr akımlar, nötrino saçılması. Araştırma ufukları ve planlanan tesisler. (4+1+0) 4 AKTS 10

Yüksek enerjili sondalar kullanarak nükleer yapı çalışmaları. Yüksek enerjili elektronların, nükleonların, mezonların elastik ve esnek olmayan saçılması, foto parçalanma. İzobarlar ve nükleer yapı. Çekirdeklerde yük, madde ve manyetizasyon dağılımı. Mesonik atomlar. Güncel ilgi konularının sunumları. (3+0+2) 4 AKTS 10

Zayıf etkileşimler, V-A kuramı, paritenin korunmaması. Alan ayar kuramları. Elektro-zayıf etkileşimlerin Weinberg-Salam kuramı. Zayıf elektromanyetik ve güçlü etkileşimlerin standart modeli. (4+1+0) 4 AKTS 10

Fonksiyonel yöntemler, pertürbatif olmayan özellikler. Etkin eylem. Renormalizasyon grubu. Simetriler. Ward özdeşlikleri. Kısıtlı sistemler. Abelyen olmayan ayar kuramları. Kendiliğinden simetri kırılması. (4+1+0) 4 AKTS 10

Öğretim üyeleri, misafir konuşmacılar ve lisansüstü öğrenciler tarafından sunulan seminerler ile fizikte seçilmiş konuların incelenmesi. (0+1+0) 0 AKTS 6

Bir veya daha fazla öğretim üyesinin gözetiminde seçilen ileri konuların incelenmesi. (4+1+0) 4 AKTS 10

Bir tez danışmanı gözetiminde öğrencinin özel ilgi alanına giren bir konuda araştırma projesi tasarlama ve tamamlama.