物理學(xué)專業(yè)將為學(xué)生在研究和開發(fā)、教育和商業(yè)等領(lǐng)域的廣泛職業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。畢業(yè)生將深入了解物理世界，培養(yǎng)分析、解決問(wèn)題和批判性思維的技能，使他們能夠適應(yīng)研究、教學(xué)和管理中的各種任務(wù)。

本專業(yè)將主要整合物理和數(shù)學(xué)知識(shí)，為學(xué)生提供必要的工具，讓他們能夠批判性地思考周圍的世界及其運(yùn)作方式。學(xué)生應(yīng)培養(yǎng)一系列理論和實(shí)驗(yàn)技能，使他們能夠在廣泛的工作環(huán)境中進(jìn)行批判性評(píng)估、解決問(wèn)題和開發(fā)新概念。本文將介紹物理學(xué)額課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，如果你對(duì)此有其他疑問(wèn)，歡迎你點(diǎn)擊藍(lán)字咨詢海馬課堂7*24H在線客服。

第一學(xué)年

1.物理學(xué) 1 (PHYC10003)

本課程專為具有扎實(shí)物理學(xué)背景的學(xué)生設(shè)計(jì)，旨在幫助學(xué)生深入了解廣泛的物理學(xué)原理。

主題包括：

力學(xué)：描述和解釋平移和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，例如在人類和動(dòng)物運(yùn)動(dòng)和運(yùn)輸?shù)谋尘跋?牛頓運(yùn)動(dòng)定律，包括平移和旋轉(zhuǎn);能量傳遞和轉(zhuǎn)換;動(dòng)量和沖量;簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡)。

波和聲音：水波;地震波;聲音的產(chǎn)生和檢測(cè)，例如樂(lè)器、聽覺(jué);超聲波(反射和折射、疊加、共振、能量傳輸、吸收、多普勒效應(yīng))。

光學(xué)：光學(xué)成像、傳感器和光學(xué)儀器、人類視覺(jué)、晶體學(xué)(色散、透鏡和鏡子、干涉、衍射、偏振)。

引力：失重、行星和衛(wèi)星軌道、逃逸速度(萬(wàn)有引力、開普勒定律)。

狹義相對(duì)論：粒子加速器、“孿生佯謬”(愛因斯坦對(duì)牛頓物理學(xué)的修正、時(shí)間和空間的相對(duì)論、質(zhì)量和能量的等價(jià)性)。

2.微積分 2 (MAST10006)

本課程將擴(kuò)展學(xué)校所學(xué)的微積分知識(shí)。學(xué)生將學(xué)習(xí)雙曲函數(shù)及其逆函數(shù)、復(fù)指數(shù)和二元函數(shù)。微分和積分技術(shù)將擴(kuò)展到這些情況。學(xué)生將接觸更廣泛的一階和二階微分方程模型，以描述諸如人口模型、電路和機(jī)械振蕩器等系統(tǒng)。本課程還介紹了序列和級(jí)數(shù)，包括收斂和發(fā)散的概念。

微積分主題包括：一元函數(shù)極限和連續(xù)性的直觀概念、序列、級(jí)數(shù)、雙曲函數(shù)及其逆函數(shù)、水平曲線、偏導(dǎo)數(shù)、偏導(dǎo)數(shù)的鏈?zhǔn)椒▌t、方向?qū)?shù)、切平面和多變量函數(shù)的極值。

復(fù)指數(shù)主題包括：定義、導(dǎo)數(shù)、積分和應(yīng)用。積分主題包括：積分技術(shù)和雙重積分。

常微分方程主題包括：一階(可分離、通過(guò)積分因子線性)及其應(yīng)用、二階常數(shù)系數(shù)(特定解、互補(bǔ)函數(shù))及其應(yīng)用。

3.今日科學(xué)，明日世界(SCIE10005)

在本課題中，我們采用跨學(xué)科的方法來(lái)研究如何利用當(dāng)今的科學(xué)來(lái)創(chuàng)造明天的世界，以解決未來(lái)可能出現(xiàn)的最重大挑戰(zhàn)：氣候變化和環(huán)境可持續(xù)性。

自然科學(xué)(物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué))為我們關(guān)于能源、材料、生命系統(tǒng)、地球和宇宙的決策提供信息。形式科學(xué)(數(shù)學(xué)和信息技術(shù))使我們能夠開發(fā)環(huán)境的定量模型。應(yīng)用科學(xué)(工程學(xué)、農(nóng)業(yè))開發(fā)更高效的能源使用方式和適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的人口的新方法。社會(huì)科學(xué)(心理學(xué)、社會(huì)學(xué))提供工具來(lái)了解人們?nèi)绾蜗嗷ビ绊懸约八麄兣c環(huán)境如何互動(dòng)。

4.物理學(xué) 2：物理科學(xué)與技術(shù)(PHYC10004)

本課程面向具有扎實(shí)物理學(xué)背景、主要對(duì)物理學(xué)在物理科學(xué)、技術(shù)或工程系統(tǒng)中的應(yīng)用感興趣的學(xué)生。物理學(xué) 2：物理科學(xué)與技術(shù)將微積分技術(shù)引入到所介紹的一系列原理和應(yīng)用的研究中。主題包括：

流體：水壓和氣壓、呼吸、水力學(xué)、飛行(流體壓力、浮力、流體流動(dòng)、粘度、表面張力)。

電和磁：電氣設(shè)備、雷電、家用電器和電氣安全、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電和輸電、地球磁場(chǎng)、粒子加速器、通信(電荷和場(chǎng)、導(dǎo)體和絕緣體、電勢(shì)、電容、電阻、電路、磁場(chǎng)、法拉第感應(yīng)定律、麥克斯韋方程、電磁波)。量子和

原子物理學(xué)：光譜學(xué)、激光(光子、黑體輻射、物質(zhì)波、原子量子化、光與物質(zhì)的相互作用、X射線)。

核物理和輻射：核能、輻射安全、恒星中原子的形成、碳測(cè)年(原子核、放射性衰變、半衰期、電離輻射、核裂變和核聚變)。

6.線性代數(shù)(MAST10007)

本課程為科學(xué)和技術(shù)所需的現(xiàn)代數(shù)學(xué)關(guān)鍵領(lǐng)域打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。它發(fā)展了向量、矩陣和線性代數(shù)方法的概念。學(xué)生應(yīng)該培養(yǎng)使用線性代數(shù)方法的能力，并理解數(shù)學(xué)證明。這里的材料很少在學(xué)校見過(guò)，所需的理解水平代表了以前學(xué)習(xí)的進(jìn)步。線性方程組、矩陣和行列式;實(shí) n 空間中的向量、叉積、標(biāo)量三重積、直線和平面;向量空間、線性獨(dú)立性、基、維度;線性變換、特征值、特征向量;內(nèi)積、最小二乘估計(jì)、對(duì)稱和正交矩陣。

第二學(xué)年

1.量子與熱物理學(xué)(PHYC20012)

本課程概述了熱物理學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，并闡述了量子力學(xué)的基本原理。

熱物理學(xué)的主題包括氣體動(dòng)力學(xué)理論、經(jīng)典熱力學(xué)定律、溫度、功、熱、化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)勢(shì)、熱機(jī)、制冷機(jī)、吉布斯和亥姆霍茲自由能以及相變。

經(jīng)典力學(xué)的主題包括對(duì)牛頓定律、最小作用量原理、拉格朗日方程、漢密爾頓方程和勒讓德變換的回顧。這些原理將通過(guò)應(yīng)用于簡(jiǎn)諧振子來(lái)說(shuō)明。量子物理學(xué)的主題包括經(jīng)典物理學(xué)的不足之處、物質(zhì)波和量子行為、一維量子系統(tǒng)、期望值、可觀測(cè)量、算子、量子隧穿以及三維系統(tǒng)的量化。

2.實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算物理 2(PHYC20013)

本課程向?qū)W生介紹如何使用計(jì)算技術(shù)研究物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生在光學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)、經(jīng)典核物理和量子物理等領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)物理技能。學(xué)生將培養(yǎng)編程技能，并學(xué)習(xí)物理研究中常用的一系列數(shù)值方法。

3.向量微積分(MAST20009)

本課程研究多元函數(shù)和向量微積分的基本概念。它開發(fā)了偏導(dǎo)數(shù)和向量微分算子的運(yùn)算。梯度向量用于獲得多元函數(shù)的約束極值。通過(guò)各種積分定理來(lái)評(píng)估和關(guān)聯(lián)線、表面和體積積分。還使用曲線坐標(biāo)研究了向量微分算子。多變量函數(shù)主題包括極限、連續(xù)性、可微性、鏈?zhǔn)椒▌t、雅可比矩陣、泰勒多項(xiàng)式和拉格朗日乘數(shù)。矢量微積分主題包括矢量場(chǎng)、流線、曲率、扭轉(zhuǎn)、梯度、散度、旋度和拉普拉斯算子。路徑和表面積分主題包括線、表面和體積積分;變量變換;應(yīng)用包括平均值、慣性矩、質(zhì)心;格林定理、平面散度定理、高斯散度定理、斯托克斯定理;以及曲線坐標(biāo)。

4.狹義相對(duì)論和電磁學(xué)(PHYC20015)

本課程介紹愛因斯坦的狹義相對(duì)論原理，并闡述電磁學(xué)的基本原理和微分形式的麥克斯韋方程。

狹義相對(duì)論主題包括狹義相對(duì)論的基礎(chǔ)、時(shí)空不變性、同時(shí)性和閔可夫斯基圖、相對(duì)論運(yùn)動(dòng)學(xué)、多普勒效應(yīng)、相對(duì)論動(dòng)力學(xué)和核反應(yīng)。

電磁學(xué)主題包括電場(chǎng)(例如積分和微分形式的高斯定律、標(biāo)量勢(shì)和梯度、泊松和拉普拉斯方程)、磁場(chǎng)(例如積分和微分形式的安培定律)、真空中的麥克斯韋方程(積分和微分形式)、物質(zhì)中的麥克斯韋方程(極化、電位移、磁矢勢(shì))、時(shí)變電場(chǎng)和磁場(chǎng)(一般形式的麥克斯韋方程、E 和 B 的波動(dòng)方程、平面電磁波、坡印廷矢量)。本課程以洛倫茲力定律的相對(duì)論表述結(jié)束。

5.理論物理學(xué)2(PHYC20014)

介紹了傅??里葉級(jí)數(shù)和傅里葉變換作為表示和分析物理意義函數(shù)的方法。

傅里葉理論的數(shù)學(xué)原理是在傅里葉光學(xué)、衍射理論、量子力學(xué)和信號(hào)處理的物理背景下發(fā)展起來(lái)的。然后在自然對(duì)稱性、守恒定律、漢密爾頓方程和運(yùn)動(dòng)方程積分的背景下討論經(jīng)典牛頓力學(xué)和拉格朗日力學(xué)的公式。這些原理應(yīng)用于物理和機(jī)械系統(tǒng)的描述，并包括對(duì)旋轉(zhuǎn)和振蕩運(yùn)動(dòng)、機(jī)械穩(wěn)定性、碰撞、散射、擴(kuò)散和連續(xù)力學(xué)的詳細(xì)討論。

本課程的重點(diǎn)是開發(fā)解決涉及廣泛物理系統(tǒng)問(wèn)題的技術(shù)，包括制定適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)和計(jì)算模型以及確定近似解和極限情況。特別強(qiáng)調(diào)開發(fā)具有廣泛適用性的技術(shù)。這些基本原理的說(shuō)明性示例將從經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)、電子學(xué)、地球物理學(xué)、天體物理學(xué)、物理化學(xué)和物理生物科學(xué)中選取。

第三學(xué)年

1.量子物理學(xué)(PHYC30018)

量子力學(xué)在我們理解基本現(xiàn)象(主要是微觀領(lǐng)域)方面發(fā)揮著核心作用。它為理解原子、分子、凝聚態(tài)、核和粒子物理學(xué)奠定了基礎(chǔ)。

2.實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算物理 3(PHYC30021)

該課程提供一系列模塊中的項(xiàng)目，可提供實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和計(jì)算方法方面的經(jīng)驗(yàn);相對(duì)權(quán)重在模塊描述中注明。學(xué)生必須選擇四個(gè)項(xiàng)目，總權(quán)重至少為 25% 的計(jì)算物理和 25% 的實(shí)驗(yàn)室物理。

實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目包括核物理、粒子物理、衍射、電子學(xué)、原子物理、光學(xué)物理和天文學(xué)。計(jì)算項(xiàng)目旨在培養(yǎng)編程技能并介紹一系列物理學(xué)研究中常用的數(shù)值方法，研究將基于物理學(xué)中的模型問(wèn)題;這些可能包括電子結(jié)構(gòu)理論、分子振動(dòng)、恒星結(jié)構(gòu)、量子自旋系統(tǒng)、大規(guī)模磁系統(tǒng)和點(diǎn)質(zhì)量引力透鏡。可能會(huì)提供一些將實(shí)驗(yàn)室和計(jì)算工作合并在一起且權(quán)重大致相等的項(xiàng)目。

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