Yazın yeteneklerini olduğu kadar önemli okuma ve düşünme yeteneklerini de geliştirecek olan yazın dersidir. Ders hedeflerine okuma, yazma ve sınıf içinde ve dışında olmak üzere tartışmalarla ulaşılacaktır. Öğrenci performansı Yeterli/Yetersiz olarak değerlendirilecektir.

Varyasyon ilkeleri. Lagrange hareket denklemleri. 2-cisimli merkezcil kuvvet problemleri. Katı cisim hareketinin kinematiği. Katı cisimlerin hareket denklemleri. Hamilton hareket denklemleri. Kanonik dönüşümler. Hamilton-Jacobi teorisi. Küçük salınımlar.

Elektrostatik ve manyetostatiğin sınır-değer problemleri. Maxwell denklemleri. Korunum yasaları. Elektromanyetik dalgalar ve farklı ortamlarda dalga yayılımı. Dalga kılavuzları ve rezonans kovukları. Işıyan sistemler.

Spin. Kompleks vektör uzayları. Kuantum dinamiği. Bağlı durumlar için pertürbasyon teorisi. Zamana bağımlı pertürbasyon teorisi. Özdeş parçacık sistemleri.

Dönmeler ve açısal momentum. Kesikli simetri işlemleri. WKB yaklaşıklığı.Geometrik faz. Formel saçılma teorisi.

Fizikte seçilmiş deneyler. Tek bileşenli veya tümleşik katıhal elektronik aygıtların özellikleri ve elektronik devre uygulamaları. Eşevreli ve eşevresiz elektromanyetik dalgaların modern fizik deneylerine ve günümüz teknolojik uygulamalarında kullanımı, geçirgenlik, soğurma, saçılma ve spektroskopik ölçümler. Laboratuar teknikleri, veri toplama ve inceleme, sonuçların yazılı ve sözlü bildirimi.

Faz diyagramları, kritik olaylar ve evrensellik. Ortalama alan ve Landau teorileri. Kadanoff ölçeklenme teorisi. Konum-uzayında ve momentum-uzayında renormalizasyon grubu. Kaotik renormalizasyon grupları ve spin-cam düzeni. Söndürülmüş (quenched) düzensiz ve engellenmiş (frustrated) sistemler. Kuantumlu spin ve elektronik iletkenlik modellerinin faz diyagramları.

Atomik ve moleküler spektroskopi. Dönmeler. Titreşimler. Non-lineer optik. Genliğe bağlı

Metallerin serbest elektron teorisi. Kristal örgüleri. Ters örgü. Bravais örgülerinin sınıflandırılması. X-ışını kırınımı ve kristal yapılarının belirlenmesi. Periyodik potansiyellerde elektronlar. Sıkı bağ metodu. Enerji band yapıları. Metallerde iletkenliğin yarı-klasik teorisi. Fermi yüzeyi. Yüzey etkileri.

Katıların sınıflandırılması. Harmonik kristallerin teorisi. Fononlar ve fonon dağılma bağıntıları. Kristallerde harmonik etkiler. Metallerde fononlar. Yalıtkanların dielektrik özellikleri. Yarı-iletkenler. Diamanyetizm ve paramanyetizm. Elektron etkileşmeleri ve manyetik yapı. Manyetik düzen. Süperiletkenlik.

Lineer Cebir.Vektör ve iç çarpım uzayları, lineer operatörler, özdeğer problemleri; Vektör kalkülüsü: diferansiuel ve integral kalkülüs'ün esas teoremleri, diverjans ve Stokes teoremleri. Adi diferansiyel denklemler: Lineer denklemler, Sturm- Lioville teorisi ve ortogonal fonksiyonlar, lineer denklemler sistemi; Fen ve mühendislik ögrencileri için matematik yöntemleri.

Bilimsel problemlerin farklı hesaplama yöntemleriyle modellenmesi. Hesaplama yönteminin probleme uyarlanması ve sık karşılaşılan nümerik sorunların çözülmesi. Normal diferansiyel denklemlere dayalı dinamik sistemler, doğrusal olmayan dinamik ve kaos, potansiyel ve alan hesapları, raslantısal sistemler, istatistik mekanik ve faz geçişleri, moleküler dinamik, hesaplamalı kuvantum mekaniği; protein katlanması, öz-düzenlilikli kritiklik, genetik algoritmalar gibi disiplinler arası konular.

Lorentz dönüşümleri ve Minkowski uzay-zamanı. Tensörler ve spinorlar. Relativistik dalga denklemlerinin varyasyonel formülasyonu. Nöther teoremi: Simetriler ve korunum yasaları.

Temel diferansiyel geometri kavramları. Uzay-zaman metriği ve bağlantısı. Torsiyon ve eğrilik tensörleri. Einstein alan denklemleri. Gravitasyon dalgaları. Kara delikler. Büyük patlama kozmolojileri.

Serbest alanların kuantumlanması. Propagatörler. Alanların etkileşmesi ve S-matrisi. S-matrisinin halka açılımı ve Feynman diyagramları. Yol integrali yöntemleri. QED. Işımalı düzeltmeler. Renormalizasyon. Etkin alan teorileri.

Abelyen olmayan ayar alan teorilerine giriş. QCD. Kendiliğinden simetri bozulması ve kütle yaratımı. Standard elektrozayıf etkileşmeler teorisi. Pertürbatif olmayan etkiler. Süpersimetri.

Schrödinger denkleminin değişmezlikleri. Korunum yasaları ve spektrum dejenerelikleri. Parite ve zaman-terslenmesi simetrileri. Örgüler üzerinde ötelenme simetrileri. Kristalografik uzay grupları. SO(3) dönme grubu. Üniter dönüşümler. Çekirdek ve temel parçacıklar fiziğinde simetriler. SU(2) ve izospin. SU(3) ve acayiplik yükü.

Optiksel mikro-kovuklar. Fabry-Perot kovuğu. Kalite faktörü. Fines. Serbest-tayf aralığı. Fısıldayan galeri kipleri. Bağlanma. Fotonik moleküller, camlar, kristaller ve meta-malzemeler.

Elektromanyetizma teorisinin tekrarı. Işığın elektromanyetik doğası. Işıma. Geometrik optik. Gauss demetleri. Gauss demetlerinin dönüşümleri. Optik rezonatörlerin elektromanyetik modları. Işığın maddeyle etkileşmesi. Soğurma ve yayılmanın klasik teorisi. Genişleme süreçleri. Rayleigh saçılması. Kendiliğinden ve uyarılmış ışımaların kuantum teorisi. Optik yükseltim. Lazer salınımlarının teorisi. Lazer sistemlerine örnekler. Lazerlerde Q-anahtarlanması ve mod kilitlenmesi.

Kuantumlu atom modelleri. Spektroskopi. Işık-atom etkileşmeleri. Işımalı geçişler. Atom-atom etkileşmeleri. Atomun manyetik etkileşimleri. Molekül yapıları. Çok-elektronlu sistemler. İyonlar ve atomların tuzaklanması. Atom optiği. Bose-Einstein yoğunlaşmaları. Atomik çipler. Madde dalgaları ve tuzaklanmış iyonlarla kuantum hesabı.

Işığın kuantum teorisi. Koherent ışık. Işığın klasik olmayan durumları. Kuantum interferometresi. Kuantum ölçümleri. Işığın maddeyle etkileşmesi. Kovuklarda kuantum elektrodinamiği. Kuantum dolanıklığı ve kuantum tele-aktarımı. Non-lineer optik. Fotonik band aralıkları. Kuantum iletişim teorisi ve kuantum hesabının temel ilkeleri.

Optik mikroskop ilkeleri. Mikroskopi yöntemleri. Boya moleküllerinin foto-fiziği. Floresansın uyarılması ve gözlemlenmesi. Düzlemsel ara-yüzeyler civarında dipol ışıması. Foton-sayma analizleri. Floresans korelasyon spektroskopisi. Floresans rezonans enerji transferi (FRET). Düşük sıcaklıklarda optik spektroskopi. Yarı-iletken nano-kristaller. Metal nano-parçacıklar.

Fotonik gereçlerin ve aygıtların özelliklerinin ve uygulamalarının incelenmesi: yarıiletkenler; foton algılayıcıları, ışık veren diyotlar, ışık algılayan düzeneklerde gürültü; yönbağımlı ortamda ışık yayılımı; Pockels ve Kerr etkileri, ışık kipleyicileri, diyelektrik dalgakılavuzlarında elektromanyetik dalga yayılımı , dalgakılavuzu dağılımı; doğrusal olmayan optik gereçler, ikinci doğuşkan üretimi, Raman çeviricileri.