Kvantoptika. Mikro- ja megamaailm

Tahkise struktuur
Energiatsoonid tahkises. Lubatud tsoon ja keelutsoon. Metalli, dielektriku ja pooljuhi elektrijuhtivuse seletamine lähtudes tsooniteooriast. Elektrivool pooljuhtides. Klassikaline elektronteooria. Tsooniteooria. Juhi, pooljuhi ja dielektriku elektrijuhtivuse põhjendamine tsooniteooriaga. Pooljuhtide omajuhtivus ja selle rakendus: termotakisti, fototakisti, pooljuhtdetektor. Pooljuhtide legeerimine. Elektronjuhtivus ja aukjuhtivus. pn-siire. Pooljuhtdiood, selle kasutamine. Transistor, selle kasutamine. Kiip, selle kasutamine analoog ja digitaallülitustes.
Kiirguse tekkimine, ergastuse eluiga, lainejada. Spontaanne ja stimuleeritud kiirgus. Laser. Laserite kasutamine. Röntgenkiirgus ja selle saamine.

Tuumafüüsika
Aatomituum, nukleonid. Tuumajõud. Isotoobid. Massidefekt. Seoseenergia. Eriseoseenergia. Tuumareaktsioonid: sünteesireaktsioon ja lagunemisreaktsioon. Sünteesireaktsioon looduses ja perspektiivid energiatootmisel. Uute raskete elementide süntees. Osakeste eraldumine lagunemisreaktsioonides. Radioaktiivsus. Ahelreaktsioon. Kriitiline mass. Ahelreaktsiooni kasutamine energia tootmisel ja sõjanduses. Radioaktiivsusega kaasnevad kiirgused. Ioniseeriva kiirguse liigid. Radioaktiivse lagunemise seadus. Poolestusaeg. Allika aktiivsus. Kiirguse intensiivsuse sõltuvus kaugusest. Looduslikud ja tehislikud kiirgusallikad. Tuumafüüsika meetodid meditsiinis ja arheoloogias. Ioniseeriva kiirguse bioloogiline toime. Kiirgusdoos. Ekvivalentdoos. Efektiivdoos. Doosikiirus. Kiirgusohutuse alused. Isikudoosi piirmäär. Kiirguste registreerimisseadmed, nendes kasutatavad meetodid. Elementaarosakesed: elementaarosakesi iseloomustavad suurused. Antiosakesed. Annihilatsioon.
Elementaarosakeste klassifikatsioon. Elementaarosakeste struktuur. Kvargid. Elementaarosakeste füüsika katseseadmed.

Kosmoloogia
Esialgne maailmapilt – kettamaailm. Taevakuppel. Taevasfäärid Vana-Kreekas. Geotsentriline maailmapilt, selle seos vaatlustega. Taevasfäär ja selle elemendid. Taevakaart. Tähtkujud. Tähesuurus. Taevakehade ööpäevane liikumine. Taevakehade näiv liikumine. Astronoomias kasutatavad vahendid.
Päikese aastane liikumine. Ekliptika. Sodiaak. Süsteem “Maa-Kuu”. Päikese- ja kuuvarjutused. Maa-rühma planeedid. Hiidplaneedid. Planeetide kaaslased ja rõngad. Päikesesüsteemi väikekehad. Planeedisüsteemide tekkimine ja areng.
Lähim täht – Päike. Päikese atmosfääri ehitus. Aktiivsed moodustised Päikese atmosfääris. Tähtede siseehitus. Tähtede põhikarakteristikud: temperatuur, heledus, raadius, mass. Hertzsprungi – Russeli diagramm. Muutlikud tähed ja noovad. Valged kääbused, neutrontähed, mustad augud. Gaas-tolmuudukogud. Tähtede areng.
Linnutee koostisosad ja struktuur. Täheparved. Galaktikad. Galaktikate parved. Universumi ehitus ja evolutsioon.
Kosmoloogiline printsiip. Kosmoloogilised mudelid. Suur Pauk. Antroopsusprintsiip.

Soovituslike ja kohustuslike praktiliste tööde loetelu:

• tutvumine aatomimudelite ja kvantmehaanika alustega arvutisimulatsioonide abil;
• radioaktiivse kiirguse neeldumise uurimine;
• tutvumine radioaktiivsuse, ioniseerivate kiirguste ja kiirguskaitse temaatikaga arvutisimulatsioonide abil;
• tutvumine tuumatehnoloogiate, tuumarelva toime ja tuumaohutusega õppevideo vahendusel;
• tutvumine Päikesesüsteemi ja Universumi ehitusega arvutisimulatsioonide vahendusel.

• teab põhimõisteid: footon, kvandi (footoni) energia, fotoefekt, väljumistöö, Einsteini valem fotoefekti kohta, fotoefekti punapiir, dualismiprintsiip, energianivoo, peakvantarv, ergastatud olek, ergastatud oleku eluiga, spontaanne ja ergastatud kiirgus, energiatsoon, keelutsoon,
  neutron, prooton, isotoop, tuumajõud, tuumareaktsioon, kiirgusdoos, radioaktiivsus, poolestusaeg, tuumade lõhustumine, seoseenergia, eriseoseenergia, massidefekt, tuumade süntees, tuumaenergeetika, tuumarelv, radioaktiivne dateerimine, ioniseeriv kiirgus, kiirguskaitse, planeet, asteroid, komeet, meteoor, täht, tähtkuju, galaktika, universum, Päikesesüsteem, valgusaasta, antroopsusprintsiip.
• oskab kasutada seoseid: ;
• oskab kasutada mudeleid: metall, pooljuht, dielektrik tsooniteoorias; aatomimudel, elementaarosake;
• oskab kasutada mõõteriistu: dosimeeter;
• seletab nähtusi ja rakendusi: fotoefekt, päikesepatarei, fotoelement, laser ja selle kasutamine, tuumaenergeetika, kiirguskaitse, Päike, Päikese- ja kuuvarjutus, Maa liikumine, aastaaegade tekkimine, tähe evolutsioon.
• selgitab valguse korral dualismiprintsiipi ja selle seost atomistliku printsiibiga;
• rakendab probleemide lahendamisel kvandi energia valemit E = hf ja Einsteini valemit fotoefekti kohta hf = A+E_k;
• nimetab välis- ja sisefotoefekti olulisi tunnuseid, kirjeldab fotoefekti kui footonite olemasolu eksperimentaalset tõestust;
• nimetab kvantmehaanika erinevusi klassikalisest mehaanikast;
• seletab dualismiprintsiibi abil osakeste leiulaineid;
• tunneb mõistet seisulaine;
• teab, et elektronorbitaalidele aatomis vastavad elektroni leiulaine kui seisulaine kindlad kujud;
• kirjeldab elektronide difraktsiooni kui kvantmehaanika aluskatset;
• nimetab selliste füüsikaliste suuruste paare, mille vahel valitseb määramatusseos;
• kirjeldab nüüdisaegset aatomimudelit nelja kvantarvu abil;
• kirjeldab pooljuhi oma- ja lisandjuhtivust, sh elektron- ja aukjuhtivust;
• teab, et pooljuhtelektroonika aluseks on pn-siire kui erinevate juhtivustüüpidega pooljuhtide ühendus; seletab jooniste abil pn-siirde käitumist päri- ja vastupingestamisel;
• kirjeldab pn-siirde toimimist valgusdioodis ja ventiil-fotoelemendis (fotorakus);
• seletab eriseoseenergia mõistet ja eriseoseenergia sõltuvust massiarvust;
• kirjeldab tähtsamaid tuumareaktsioone (lõhustumine ja süntees), rõhutades massiarvu ja laenguarvu jäävuse seaduste kehtivust tuumareaktsioonides;
• kasutab õigesti mõisteid: radioaktiivsus ja poolestusaeg;
• kasutab radioaktiivse lagunemise seadust N = N₀2^-t⁄T, seletamaks radioaktiivse dateerimise meetodi olemust, toob näiteid selle meetodi rakendamise kohta;
• seletab tuumareaktorite üldist tööpõhimõtet ning analüüsib tuumaenergeetika eeliseid ja sellega seonduvaid ohte (radioaktiivsed jäätmed, avariid jaamades ja hoidlates);
• nimetab ioniseeriva kiirguse liike ja allikaid, kirjeldab ioniseeriva kiirguse erinevat mõju elusorganismidele ja võimalusi kiirgusohu vähendamiseks;
• nimetab astronoomia vaatlusvahendeid;
• seletab taevakaardi füüsikalise tõlgenduse aluseid ja füüsikalisi hinnanguid peamistele astraalmütoloogilistele kujutelmadele;
• kirjeldab mõõtmete ja liikumisviisi aspektis Päikesesüsteemi põhilisi koostisosi: Päike, planeedid, kaaslased, asteroidid, komeedid, meteoorkehad;
• seletab kvalitatiivselt süsteemiga Päike-Maa-Kuu seotud nähtusi: aastaaegade vaheldumist, Kuu faase, varjutusi, taevakehade näivat liikumist;
• kirjeldab Päikese ja teiste tähtede keemilist koostist ja ehitust, nimetab kiiratava energia allika;
• kirjeldab kvalitatiivselt Päikesesüsteemi tekkimist, tähtede evolutsiooni, Linnutee koostist ja ehitust ning Universumi tekkimist Suure Paugu teooria põhjal.