Fysikaliska principer inom informationsteknologi

Mål

Syftet med kursen är att studenten får en grundläggande orientering i fysikaliska principer och begränsningar inom dagens och framtidens informationsteknologi. Kursen omfattar elektromagnetism och dess tillämpningar inom radiovågor och optik, samt en introduktion till kvantmekaniska fenomen och halvledarmaterial, främst anpassad för att ge en fysikalisk förståelse kring informationsteknologins byggstenar, kommunikation och säkerhet.

Efter avslutad kurs ska studenten kunna:

• modellera och beräkna enklare problem inom elektromagnetismen: elektrostatik, magnetostatik, induktion, resonans,
• lösa enklare problem relaterade till elektromagnetiska vågor, interferens, diffraktion, stråloptik och vågledare.
• lösa och visualisera mer komplicerade problem inom elektromagnetism med hjälp av datorsimuleringar baserade på finita elementmetoden.
• förklara kvantmekaniska fenomen och halvledarmaterial relevanta för digitala komponenter, kommunikation och säkerhet (inklusive kvantkryptering)
• kunna relatera elektromagnetisk och kvantmekanisk teori till tillämpningar i informationsteknologi och redogöra för fysikaliska begränsningar i ett IT-system

Innehåll

• Elektromagnetism: elektriska fält, ström, mobilitet, resistans, dielektriska material, kapacitans, magnetiska fält, induktans, kretsar, induktion, resonans, elektromagnetiska vågor, polarisation
• Optik: diffraktion, interferens, stråloptik, vågledare, dispersion
• Modern fysik: kvanttillstånd, atomer och kovalenta bindningar, kristaller och bandstruktur, dopning, elektroner och hål, transistor-tillämpningar, optiska övergångar, fotoner, LED och laser
• Exempel på tillämpningar relevanta för informationsteknologi kommer att ges under kursen gång såsom trådbunden ock trådlös kommunikation, modern material för dator och kommunikations teknik (t.ex. transistor, minne, och laser)