لیست دروس پایه رشته فیزیک
نام درس | تعداد واحد | پیشنیاز |
---|---|---|
ریاضی عمومی 1 | 3 | – |
ریاضی عمومی 2 | 3 | ریاضی عمومی 1 |
فیزیک عمومی 1 | 3 | – |
فیزیک عمومی 2 | 3 | فیزیک عمومی 1 |
فیزیک عمومی 3 | 3 | فیزیک عمومی 1 |
فیزیک عمومی 4 (فیزیک مدرن) | 3 | فیزیک عمومی 2 |
معادلات دیفرانسیل | 3 | ریاضی عمومی 1 |
آزمایشگاه فیزیک عمومی 1 | 1 | فیزیک عمومی 1 |
آزمایشگاه فیزیک عمومی 2 | 1 | فیزیک عمومی 2 |
آزمایشگاه فیزیک عمومی 3 | 1 | فیزیک عمومی 3 |
آزمایشگاه فیزیک عمومی 4 ( آزمایشگاه فیزیک مدرن) | 1 | فیزیک عمومی 4 (فیزیک مدرن) |
شیمی عمومی | 3 | – |
آزمایشگاه شیمی عمومی | 2 | شیمی عمومی |
برنامه نویسی کامپیوتر | 3 | – |
درباره دروس پایه رشته فیزیک
ریاضی عمومی 1 و 2
ریاضی عمومی که از دو کرسی درسی 3 واحدی تشکیل شده است که شاید بتوان آن را از مهمترین دروس پایه دانست. ریاضی عمومی 1 که در ترم اول کارشناسی برای عمده رشتههای تجربی، فنی مهندسی، علومپایه و … ارائه میشود، سرفصلهای پایهتری دارد. از مهمترین این سرفصلها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- مختصات و جبر اعداد مختلط
- دنبالهها، مجموعه و سری
- جبر تابع و حد
- لگاریتم و توابع نمایی
- مشتق و کاربرد مشتق
- مثلثات و توابع هذلولوی
- انتگرالهای یگانه و کاربرد انتگرال
این درس به طور کلی شامل حساب دیفرانسیل و انتگرال مقدماتی است. جدیترین قسمت این درس هم مربوط به محاسبه انتگرالهای یگانه است. قرار است در آن روابط و الگوریتمهای مختلفی برای حل انتگرالهای یگانه یاد بگیرید. در ادامه ریاضی عمومی 2 دومین کرسی از درس ریاضی عمومی به عنوان یکی از دروس پایه رشته فیزیک و بقیه رشتههای مهندسی میباشد که برای دانشجویان رشته علوم پایه و فنی-مهندسی در ترم دوم کارشناسی ارائه میشود. سرفصلهای مهم این درس شامل موارد زیر است:
- مختصات فضایی و معادلات پارامتری
- جبر و فضای ماتریسی
- معادلات خط و صفحه
- مقاطع مخروطی سه بعدی
- معادلات ویژه مقداری
- توابع برداری و مشتق
- توابع چند متغیره و مشتق جزئی
- انتگرال دوگانه، سهگانه، رویهای و کاربردها
- مختصات استوانهای و کروی
- میدانهای برداری
- گرادیان، دیورژانس و کرل
در کل ریاضی عمومی 2 به عنوان یکی از مهمترین دروس پایه رشته فیزیک، شامل مباحث حساب دیفرانسیل و انتگرال پیشرفته است. این درس در عین حال که درس مهمی است، اما بسیاری از مباحث آن برای ادامه تحصیل و دروس اصلی رشتههای مهندسی و به خصوص فیزیک کاربردهای چندانی ندارد. از سوی دیگر اگر بخواهیم کمی واقع گرایانه نگاه کنیم، مباحث این درس جزء مباحث سنگین ریاضی به حساب میآیند. پس میتوان گفت این درس از دروس پایه رشته فیزیک است که نمیتوان با آن شوخی کرد.
فیزیک عمومی 1
در کل دروس فیزیک عمومی که فیزیکیترین دروس پایه رشته فیزیک هستند، قرار است مقدماتی درباره مباحث پایه فیزیک کلاسیک، مثل مکانیک، الکترومغناطیس، ترمودینامیک، اپتیک و امواج باشند که در درسهای تخصصیتر در دوران کارشناسی ارائه خواهند شد. درس فیزیک عمومی 1 یا فیزیک پایه 1، مقدماتی بر مکانیک کلاسیک میباشد که برای عمده رشتههای علوم تجربی، فنی-مهندسی و علوم پایه اجباری است و در ترم اول کارشناسی ارائه میشود. از مهمترین سرفصلهای این دروس شامل موارد زیر است:
- اندازهگیری
- حرکت در یک بعد و صفحه
- دینامیک ذرات
- کار و انرژی
- تکانه و برخورد
- سینماتیک و دینامیک دورانی
- گرانش و تعادل
- نوسان و سیستمهای نوسانی
در این درس قرار است مقدمات مکانیک کلاسیک را یاد بگیرید. ادامه داستان مکانیک و روایت دقیقتری از آن به درسهای مثل مکانیک تحلیلی محول میشود.
فیزیک عمومی 2
از دیگر دروس پایه رشته فیزیک که بیشتر برای دانشجویان رشته فیزیک و مهندسی برق اهمیت دارد، کرسی درس 3 واحدی فیزیک پایه 2 است. محتوی این کرسی درسی الکترواستاتیک و مغناطواستاتیک است. این درس قصد دارد شما را برای یادگیری اصول حاکم بر امواج الکترومغاطیسی، تابش و موجبرها آماده کند. از مهمترین سرفصلهای این درس میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- بار و ماده
- میدان الکتریکی
- قانون گاوس و کولن
- پتانسیل الکتریکی
- خازن و دیالکتریک
- جریان و مقاومت الکتریکی
- مدارهای الکتریکی
- میدان مغناطیسی
- فانون آمپر و فارادی
- خواص مغناطیسی مواد
- جریان AC (متناوب)
- مدارهای RLC
- معادلات مکسول و امواج مغناطیسی
روایت مباحث این کرسی درسی در دروسی مثل الکترومغناطیس ادامه خواهد داشت. ریاضیاتی که برای بررسی الکترواستاتیک و مغناطواستاتیک در این درس به کار میرود، معمولا ریاضیات عمیقی نیست و کار در آنها با انتگرالهای ساده و معادلات دیفرانسیل معمولی راه انداخته میشود. در دروسی مثل الکترومغناطیس کارشناسی یا الکترودینامیک پیشرفته ارشد، ریاضیات به شدت سنگین تر میشود.
فیزیک عمومی 3
از دیگر دروس پایه رشته فیزیک میتوان به فیزیک عمومی 3 اشاره کرد که موضوع آن حول گرما، گازها، ترمودینامیک، نوسان، امواج و اپتیک میچرخد. در واقع هر موضوعی که از فیزیک کلاسیک غیر از مکانیک و الکترومغناطیس باقی مانده باشد در این درس ارائه میشود. به طور دقیق تر از مفاهیمی که در این درس درباره آنها صحبت میشود میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- فشار و چگالی
- ترمودینامیک و انتقال گرما
- نظریه جنبشی گازها
- موج و ذره
- صوت و امواج مکانیکی
- آینه و عدسی
- پراش و تداخل
این درس را میتوان آش شلهقلم کار در بین دروس پایه رشته فیزیک دانست. در آن قرار است از هر موضوعی در فیزیک کلاسیک شمهای یاد بگیرید که البته همگی مقدماتی هستند برای درسهای پیشرفته تر مثل ترمودینامیک، اپتیک، آکوستیک، مکانیک آماری و … .
فیزیک عمومی 4 (فیزیک مدرن)
فیزیک پایه 4 یا فیزیک مدرن یا فیزیک جدید یک کرسی درس 3 واحدی است که مباحث آن متوجه فیزیک مدرن است. از نسبیت خاص و مکانیک کوانتومی گرفته تا نسبیت عام، فیزیک ذرات، فیزیک هستهای، کیهانشناسی و نجوم. البته تمام این مباحث تدریس نمیشوند و بسته به تصمیم استاد و سیاستهای دانشکده تعدادی از آنها انتخاب میشوند. از مهمترین مباحثی که در این درس ارائه میشود میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- تاریخ فیزیک نوین
- نسبیت خاص
- فیزیک کوانتومی، دیدگاه موج و ذرهای
- اصول مکانیک کوانتومی
- هسته و واپاشی هستهای
- برهمکنشها و ذرات بنیادی
- اخترفیزیک و نسبیت عام
این درس را میتوان یکی از مهمترین دروس پایه رشته فیزیک دانست از این منظر که مقدمهای است بر مکانیک کوانتومی که خود مهمترین کرسی درسی کارشناسی رشته فیزیک است. این درس جذابیت بیشتری از بقیه دروس پایه رشته فیزیک دارد و دلیل آن اولا کار با نظریات مدرن تر و جهانی فیزیک است و دیگری اینکه از نظر ریاضیاتی عمق زیادی ندارد. یعنی قرار نیست خیلی درگیر حل معادلات پیچیده شوید و بیشتر مباحث جنبه معرفی و آشنایی دارند.
آزمایشگاههای فیزیک عمومی
همانطور که از اسمش پیداست کرسیهای درسی آزمایشگاهی فیزیک عمومی شامل سه درس 1 واحدی و یک درس دو واحدی عملی است. در درسهای آزمایشگاه شما باید هفتگی یک جلسه به آزمایشگاه مربوطه بروید و طبق دستورکار مورد نظر آزمایش را بچینید و انجام دهید. سپس یک گرارشکار کامل از نحوه انجام آزمایشتان و نتایج بنویسید و تحویل استاد آزمایشگاه دهید. آزمایشهای فیزیک عمومی 4 کرسی درسی را شامل میشوند:
آزمایشگاه فیزیک عمومی 1 – مکانیک
این آزمایشگاه شامل آزمایشهایی میشود که با مفاهیم مکانیک کلاسیک و درس فیزیک عمومی 1 در ارتباط است؛ آزمایشهایی که مفاهیم زیر را در بر دارند:
- مفهوم خطا و تخمین
- اندازهگیری
- کار با نوسان، فنر، آونگ و اندازهگیریهای مرتبط
- کار با سطح شبیدار و قرقره و اندازهگیریهای مرتبط
- بررسی قوانین حرکت
- مطالعه سقوط آزاد و حرکت پرتابی
- اصول پایستگی و برخورد
- مطالعه حرکت دورانی و تکانه زاویهای
- تعادل و گشتاور
- آزمایشهای مربوط به مکانیک شارهها
- لختی دورانی و حرکت ژیروسکوپی
آزمایشگاه فیزیک عمومی 2 – الکترومغناطیس
این کرسی درسی آزمایشگاه، آزمایشهایی را شامل میشود که با مفاهیم الکترواستاتیک و مغناطواستاتیک و درس فیزیک عمومی 2 در ارتباط است؛ آزمایشهایی که مفاهیم زیر را در بر دارند:
- اندازهگیری مقاومت الکتریکی و روابط آن
- قوانین کرشهوف و مدارهای الکتریکی
- مقاومت درونی و نیروی محرکه
- شارژ و دشارژ خازنها
- مطالعه ترانسفورماتورها
- بررسی مدارهای جریان متناول RL و RC
- آشنایی با اسیلوسکوپ و و کار با آن
- بررسی ژانراتور و الکتروموتورها
- بررسی پدیدههای الکترومغناطیسی
آزمایشگاه فیزیک عمومی 3
این کرسی درسی عملی 1 واحدی شامل آزمایشهایی میشود که مرتبط با مفاهیم درس فیزیک عمومی 3 هستند؛ مفاهیمی مثل:
- امواج ایستاده و لولههای صوتی
- سرعت صوت در محیطهای مختلف
- بررسی انبساط حرارتی جامدات و ضرایب انبساط
- مطالعه رسانش حرارتی مواد
- کار با کالیریمتر و بررسی خاصیتهای گرمای ویژه و گرمای نهان
- مطالعه انواع دماسنج
- بررسی نقاط تغییر فاز
- قوانین بازتاب و شکست در آینهها
- بررسی فواصل کانونی و انواع عدسی
- طیف سنجی و اندازهگیریهای مرتبط
- پراش و بررسی پراکندگی نوری
- تداخل و آزمایش دوشکاف
آزمایشگاه فیزیک عمومی 4 – فیزیک مدرن
برخلاف بقیه آزمایشگاههای دروس پایه رشته فیزیک، این کرسی درسی 2 واحدی است. آزمایشهای موجود در آن هم تماما مرتبط با مفاهیمی است که در درس فیزیک مدرن یاد میگیریم. مفاهیمی مثل:
- آزمایش میلیکان
- آزمایش فرانک هرتز
- پدیده فوتوالکتریک و ثابت پلانک
- طیف اتم هیدروژن و ثابت ریدبرگ
- پراش الکترون
- اثر زیمن
- یونیزاسیون گازها
- آزمایش اشترن-گرلاخ
- تابش جسم سیاه
- پراکندگی رادرفورد
- اثر هال
- اثر یونش اشعه ایکس
- اثر کامپتون
- طیف انرژی ذرات بتا
معادلات دیفرانسیل
این کرسی درسی 3 واحدی یکی از دسته ریاضیات دروس پایه رشته فیزیک است. تقریبا در تمام درسهای پیشرفته کارشناسی مثل الکترومغناطیس، مکانیک کوانتومی، ترمودینامیک، اپتیک و همینطور دروس ارشد، مثل مکانیک کوانتومی پیشرفته، الکترودینامیک پیشرفته، ماده چگال، کیهانشاسی، فیزیک هستهای و غیره، کار با معادلات دیفرانسیل از فراوانترین ریاضیاتی است که وجود دارد.
درس معادلات دیفرانسیل یک کرسی درسی کامل برای آشنایی و حل این معادلات است. معادلات دیفرانسیل به معادلاتی گفته میشوند که شامل مشتقهای کامل یا جزئی مرتبه اول تا nام از کمیتهای وابسته میباشند. سادهترین و مهمترین معادله در مکانیک کلاسیک، همان قانون دوم نیوتن است. از سوی دیگر معادلات لاپلاس، پواسون، شرودینگر، موج، نوی-استوکس و غیره همگی از مهمترین معادلات فیزیکی هستند که همگی در دسته معادلات دیفرانسیل جای میگیرند. از مهم ترین مباحثی که در این درس فراخواهید گرفت میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- طبیعت معادلات دیفرانسیل و انواع آن
- خانواده منحنیها
- الگوهای فیزیک معادلات
- معادلات دیفرانسیل خطی مرتبه اول و کاربردها
- معادلات دیفرانسیل خطی مرتبه دوم و کاربردها
- قیود و روش ضرایب نامعین
- حل معادلات دیفرانسیل با روش سریها
- تبدیلاتی انتگرالی
- تبدیلات لاپلاس
- دستگاه معادلات دیفرانسیلی
- معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی
- معادلات غیر خطی
- معادلات انتگرالی
مبحث معادلات دیفرانسیل از مهم ترین مباحث در فیزیک است اما درس معادلات دیفرانسیل در رده دروس پایه رشته فیزیک، جزو درسهای با اهمیت بالا نیست. دلیل آن هم این است که آن مقدار از ریاضیاتی که برای حل معادلات در زمینههای مختلف فیزیک نیاز دارید را در همان درس فراخواهید گرفت و به نوعی این درس اطلاعات بسیار بیشتر از ظرف نیاز شما برای کار با معادلات دیفرانسیل را ارائه میدهد. البته قطعا فراگیری آنها کاربردهایی برای شما خواهد داشت.
شیمی عمومی و آزمایشگاه شیمی عمومی
درس شیمی عمومی از آن دسته دروس پایه رشته فیزیک است که برای همه کسانی که فیزیک میخوانند جذاب نیست. مفاهیم پایه شیمی در این درس تدریس شده و مرتبط با همانها درس آزمایشگاه آن هم در همان دو ترم اول به دانشجویان کارشناسی رشته فیزیک ارائه میشود. برخی از مهمترین سرفصلهای این درس شامل موارد زیر است:
- فلسفه علم شیمی
- معرفی کمیت ها و تعاریف بنیادی شیمی
- نظریه اتمی، ساختار اتم و ترکیبات شیمیایی
- جدول تناوبی عناصر و خواص آنها
- پیوندهای شیمیایی
- گازها، مایعات، جامدات و نیروهای بین مولکولی
- ترموشیمی (ترمودینامیک شیمیایی)
- الکتروشیمی، اکسایش و کاهش
- محلولها و خواص فیزیکی آنها
- سینتیک شیمیایی
- تعادلات شیمیایی
برنامهنویسی کامپیوتر
این درس از از آن دسته دروس پایه رشته فیزیک است که طرفدار زیادی ندارد. یک کرسی درس سه واحدی که در آن قرار است کمی درباره الگوریتم و منطق کار کامپیوترها بدانیم و در ادامه کدنویسی با یکی از زبانهای معروف و مهم مثل زبان های C یا Python برویم. از مهمترین سرفصلهایی که در این درس باید تدریس شوند میتوان موارد لیست زیر را نام برد:
- آشنایی با الگوریتم و زبانهای برنامهنویسی
- ساختار ورودی-خروحی
- ارتباط با کاربر، صفحه نمایش، چاپگر، ثبت، خواص دادهها بر روی هارد دیسک
- معرفی متغیرها و کنترل حافظه
- آرایه و اشارهگر
- حلقهها
- عبارتهای شرطی
- توابع و زیر برنامه ها
- ساختارها و کلاسها