Een college over de wisselwerking tussen fotonen en materie
met toepassingen op de astrofysica
voor bachelor-studenten sterren- en natuurkunde
verzorgd door Vincent Icke
Schriftelijk tentamen (herkansing):
woensdag 02 februari, 14:00 - 17:00
Huygens Lab zaal 207
Nader aan te kondigen.
Doel.
Het doel van het college is, de studenten zoveel kennis en ervaring over de natuurkunde van electromagnetische stralingsprocessen bij te brengen, dat zij die paraat hebben wanneer zij met dit onderwerp in aanraking komen in een astrofysische context. Dat kan zijn bij het deelnemen aan een colloquium, bij het volgen van een sterrenkunde-college, of bij een klein of groot onderzoeksproject. Met "paraat" wordt hier bedoeld: zodanig begrip van de fundamentele eigenschappen van fotonen in wisselwerking met materie, dat direct duidelijk is welke processen een rol spelen bij het onderwerp in kwestie. Hiermee wordt niet bedoeld dat men de relevante formules uit het leerboek uit het hoofd moet kennen en kunnen toepassen, maar wel dat men die zo nodig snel kan terugvinden, en dat men een globaal begrip heeft van de kwantitatieve aspecten van de beschreven processen (zaken als: energie per deeltje, temperatuur, dichtheid, veldsterkte, en verdere eigenschappen van het stralende medium).
Middelen.
Dit doel wordt nagestreefd door een hoorcollege te geven over deze onderwerpen, met daaraan parallel een werkcollege. Ondanks de naam "hoorcollege" is het nadrukkelijk de bedoeling dat er een wisselwerking ontstaat tussen docent en studenten; eenrichtingsverkeer is niet gewenst. Het werkcollege wordt dit jaar gegeven door drs. Remco van der Burg, die ik bij deze hartelijk dank voor zijn werk dit semester, alsmede Freeke van de Voort voor hulp bij twee van de werkcolleges.
Tentamen.
Het tentamen is op 13 december van 14:00 - 17:00. De week tevoren is er tijdens het college gelegenheid om vragen te stellen over de te tentamineren stof. Het tentamen is een voortzetting van het college met andere middelen: het doel van het college wordt getoetst door zodanige vragen te stellen dat de student, geconfronteerd met een actuele astrofysische situatie, kan aangeven welke stralingsprocessen er de hoofdrol spelen, hoe die te berekenen zijn, en wat de kwantitatieve omstandigheden zijn.
Naar het tentamen mag men meenemen: [1] Door u zelf met de hand geschreven aantekeningen (geen computer-uitdraai, fotokopieën o.i.d). [2] Een uitdraai van het materiaal dat door de docent op de webstek is gezet. [3] Het boek van Rybicki & Lightman. [4] Een zakrekenmachine, mits niet geprogrammeerd als spiekbriefje.
Werkvorm: hoorcollege, 2 uur per week, plus werkcollege
Tentamen: schriftelijk
Gewenste voorkennis: electromagnetisme, quantummechanica, lineaire algebra, gewone differentiaalvergelijkingen
Literatuur (aanschaf niet verplicht): Rybicki & Lightman, Radiative Processes in Astrophysics, J. Wiley, New York (collectieve aanschaf via De Leidsche Flesch)
Plaats en tijd: Huygens Laboratorium, Zaal 214
, 's maandags 09:00 tot 10:45 uur.
Werkcollege: Huygens Laboratorium, Zaal 226
, 's woensdags 13:45 tot 15:30 uur.
Studiepunten: 5 ECTS
Studierooster: de meest recente versie van het collegerooster vindt u hier.
De colleges in het Bachelor traject (BSc) worden in het Nederlands gegeven. Op verzoek van een van de studenten geef ik dit college echter in het Engels, op voorwaarde dat geen van de andere studenten daar bezwaar tegen heeft. Tijdens het college hebben wij afgesproken dat ik voorlopig in het Engels zal doceren, totdat en tenzij er bezwaar komt. Een bezwaarmelding zal vertrouwelijk worden behandeld.
Op 01-11-2010 bleek dat de studente op wier verzoek ik Engels sprak, het college niet meer volgt. Vanaf die datum wordt het college dus in het Nederlands gegeven.
Verdere ondersteunende literatuur:
J.I. Castor, Radiation Hydrodynamics, Cambridge University Press
R.P. Feynman, QED, Princeton University Press
R.P. Feynman, R.B. Leighton & M. Sands, The Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley, Vol. 1: Ch. 15, 21, 24, 32, 34, 28, 29; Vol.2: Ch.15, 18, 21
R.P. Feynman & S. Weinberg, Elementary Particles and the Laws of Physics, Cambridge University Press
V. Icke, The Force of Symmetry, Cambridge University Press
J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, Wiley
D.E. Osterbrock, Astrophysics of Gaseous Nebulae and Active Galactic Nuclei, University Science Books
R.J. Rutten, Radiative Transfer in Stellar Atmospheres
F.H. Shu, The Physics of Astrophysics, I: Radiation, University Science Books
M. Veltman, Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics, World Scientific
M. Veltman, Diagrammatica, Cambridge University Press
12-10-2009 Speciale Relativiteitstheorie
10-11-2009 Aberratie van licht
14-09-2010 college vervallen door persoonlijke omstandigheden
11-10-2010 deel 2 (afgebroken wegens batterijspanning)
01-11-2010 deel 2 (vanaf hier zijn de colleges in het Nederlands)
Tijdens het college is afgesproken dat het laatste college, maandag 29 november, gebruikt zal worden voor een overzicht en samenvatting van alles wat dit semester is behandeld. Studenten kunnen verzoeken over gewenste toelichtingen per email aan mij sturen.
Tevens is besloten om het vragenuur te verplaatsen van maandag 6 december naar woensdag 8 december, derde uur (11:15-12:00).
Opgave 2 en de uitwerking daarvan (herzien 29-11-2010)
Opgave 3 en de uitwerking daarvan
Opgave 4 en de uitwerking daarvan
Opgave 5 en de uitwerking daarvan
Opgave 6 en de uitwerking daarvan
Opgave 7 en de uitwerking daarvan
Opgave 8 en de uitwerking daarvan
Verdere details staan vermeld in het studie- en tentamenrooster.