معرفی رشته فیزیک
اگر به اطراف خود توجه کنید میتوانید تمام پدیدهها را حاصل از نیروی فیزیکی بدانید؛ خیلی از این نیروها شناخته شده و قابل درک هستند اما بسیاری از نیروهای فیزیکی موجود در جهان خلقت هنوز کشف نشدهاند، بسیاری از دانشمندان پیشبینیهایی را انجام دادهاند که نیازمند آزمایش هستند تا بتوان از آنها در امور علمی و یا اجتماعی استفاده کرد البته با گذشت زمان و پیشرفت علم محققان به دستاوردهای زیادی دربارهی قوانین حاکم بر منظومه شمسی رسیدهاند که همگی پایهای از علم فیزیک هستند مانند نظریههای کوانتوم، گرانش و نظریه نسبیت. از مشهورترین این افراد که به نوعی آنها را فیزیکدان معرفی میکنند میتوان به آیزاک نیوتون، پیر سیمون لاپلاس، آلبرت انیشتین، محمود حسابی، نیلز بور، آروین شرودینگر و ماکس وبر اشاره کرد؛ در حال حاضر نیز فیزیکدانان مشهوری همچون ادوارد ویتن، برایان گرین، راجر پنروز، کامران وفا و استیون واینبرگ مشغول فعالیت هستند. علم فیزیک به توصف تمامی پدیدههای طبیعی پرداخته و میتوان با استفاده از آن انرژی، حرکت و نیرو را اندازهگیری کرد.
از علم فیزیک برای تحقیق در جهت گسترش فناوریها و علوم مهندسی همچنین بکار بردن آن در علوم دیگر استفاده میکنند، میتوان گفت فیزیک علمی است که از گذشته تاکنون وجود داشته است اما روزبهروز ابعاد مختلف آن برای مصارف متفاوت کشف میشود چرا که جهان خلقت آنقدر پیچیده است که هر چه انسانها جلوتر بروند با تازههای بیشتری روبهرو خواهند شد؛ با توجه به خاصیت پویای این علم همواره افرادی هستند که کنجکاو به جستجو و پژوهش در این زمینه هستند، از این رو در دانشگاههای مختلف در ایران و خارج از کشور به ارائه علم فیزیک به صورت تخصصی در مقاطع کارشناسی، ارشد و دکتری با گرایشهای متفاوت پرداخته است که در ادامه مفصلا دربارهی رشتهی فیزیک توضیح خواهیم داد.
رشتهی فیزیک در دانشگاهها
رشتهی فیزیک در دانشگاهها یکی از رشتههای علوم پایه محسوب میشود که برخی از درسهای آن مشترک با علوم مهندسی است، رشتهی فیزیک جزء رشتههای گروه ریاضی و فنی و یکی از قدیمیترین رشتهها در دانشگاه است؛ رشته فیزیک سبب پیشرفت در بسیاری از زمینههای تحقیقاتی مانند بیوفیزیک و شیمی کوانتوم شده است و روشهای جدیدی را برای پژوهش عرضه میکند. به علت فضای خاص رشتههای علوم پایه معمولا افرادی تصمیم به ادامه تحصیل در این رشته میدهند که علاقهمند به این حوزه باشند. این رشته در دانشگاههای سراسر کشور در سه مقطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری ارائه میشود؛ که مقطع کارشناسی آن شامل مباحث تکمیلی فیزیک دبیرستان و بخشی از فیزیک قرن بیستم که با تکیه بر کتاب معروف فیزیک هالیدی تدریس میشود و جنبه آنچه که در مدرسهها آموزش داده شده را به صورت کاربردی و دقیقتر آموزش میدهند.
رشته فیزیک پایهای برای تولید محصولات و سایر برنامههای صنعتی و حتی نظامی است بنابراین تربیت متخصصان در این حوزه نیازی مبرم برای پیشرفت در علم و فناوری است؛ لازمه موفقیت در این رشته، علاقه به مباحث فیزیک و داشتن حس کنکجاوی چون با توجه به ماهیت این رشته نداشتن علاقه عاملی برای ایجاد تنفر نسبت به این رشته است و باعث میشود مباحث را تکراری تلقی کنید؛ هر چند علاقهمندان این رشته هر چه جلوتر پیش میروند با موضوعات تازهای روبهرو میشوند. لازم به ذکر است که علاقه داشتن با علم فیزیک صرفا کافی نیست و باید متقاضیان این رشته به لحاظ محاسباتی نیز قوی باشند به همین دلیل رشتهی فیزیک مناسب برای کسانی است که ضمن علاقه از مهارت محاسباتی خوبی برخوردار باشند.
گرایش های رشته فیزیک
رشته فیزیک در مقطع کارشناسی و در بدو ورود به دانشگاهها بدون گرایش است که در مقطع کارشناسی دانشجویان مستلزم به گذراندن ۱۳۶ واحد درسی هستند که از این تعداد 21 واحد عمومی، 33 واحد دروس پایه، 43 واحد دروس تخصصی الزامی، 12دروس اختیاری و 18 واحد دروس تخصصی انتخابی است؛ دروس مشترک در بین گرایشهای مختلف رشته فیزیک شامل: ریاضی عمومی، معادلات دیفرانسیل، شیمی عمومی، مبانی کامپیوتر و برنامهسازی، فیزیک پایه، فیزیک جدید، مکانیک تحلیلی، ترمودینامیک و مکانیک، آمار، ریاضی فیزیک، الکترومغناطیس، مکانیک کوانتوم و اپتیک میباشد.
بنابراین گرایشهای رشته فیزیک در مقاطع بالاتر مختلف است که در دو مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد توسط آزمون سراسری دانشجو میپذیرد. مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک دارای گرایشهای زیر میباشد که البته تمام دانشگاههای کشور ممکن است آنها ارائه ندهند:
· فیزیک ذرات بنیادی
· فیزیک اتمی-مولکولی
· فیزیک حالت جامد
· فیزیک بنیادی
· فیزیک ماده چگال
· فیزیک هستهای
· نانو فیزیک
· مهندسی الکترو اپتیک
· فوتونیک
· فیزیک نجومی
· گرایش هواشناسی
گرایش اتمی-مولکولی:
این گرایش از رشتهی فیزیک به بررسی نقل و انتقال الکترون در اطراف هسته پرداخته و خواص مربوط به این الکترونها را مورد پژوهش قرار میدهد در این گرایش مطلعات به جای هسته متمرکز بر بارهای آن میباشد. دروس تخصصی این گرایش شامل: اپتیک کاربردی اسپکتروسکپی روشهای تجربی در فیزیک اتمی کاربردهای لیزر و تکنیک خلاء میباشد.
گرایش فیزیک هستهای:
در این گرایش برخلاف گرایش اتمی-مولکولی متخصصان به مطالعه بر روی هسته میپردازند و اجزا نیروها و واکنشهای آن را مورد بررسی قرار میدهند دروس تخصصی این گرایش شامل: فیزیک هستهای فیزیک راکتور آشکارسازها و سیستمها اندازهگیری هستهای شتابدهندههای ذرات رادیو ایزوتوپ و کاربردهای آن شیمی هستهای و حفاظت در برابر پرتوها
گرایش فیزیک حالت جامد:
در این گرایش به بررسی سیتمهای بس ذرهای به ویژه جامدات میپردازد و بلورهای جامدات و خواص اپتیکی مکانیکی الکتریکی و صوتی امواجی را بررسی میکنند، این برررسیها موجب پدیدههای مختلفی همچون ابر رسانایی نیمهرسانایی و پخش و انتقال گرما میشود. دروس تخصص این گرایش: فیزیک حالت جامد، فیزیک لایههای نازک، فیزیک قطعات نیمهرسانا، ابررسانایی و کاربرد آن، بلور شناسی الکترونیک، رشد بلور و تکنولوژی نیمهرساناها میباشد.
گرایش هواشناسی:
گرایش هواشناسی به بررسی اطلاعات پایهای دربارهی پدیدهها جوی و برخود با آنها میپردازد این گرایش به مطالعه در دینامیک وضعیت هوا پرداخته تا شرایط جوی و تغییر رفتارهای آن را مورد مطالعه قرار دهد این گرایش دروس تخصصی هواشناسی سینوپتیکی، هواشناسی فیزیکی، هواشناسی دینامیکی و آمار در هواشناسی را ارئه میدهد.
گرایش فیزیک نجوم:
این گرایش از رشتهی فیزیک شامل به بخش اصلی نجوم رصدی اختر شناسی و کیهان شناسی میباشد که در بخش نجوم شناسی پدیدههای مختلف نجوم رصد و ثبت شده و طیف آنها سنجیده میشوند که میتوان گفت این بخش بیشتر جنبهی مشاهداتی دارد در بخش اختر شناسی به بررسی وضعیت ستارگان پرداخته و تحلیل میشود که ستارهها در چه وضعیتی قرار داشته و متحمل چه اتفاقاتی شدهاند کیهان شناسی نیز به صورت کلاسیک دربارهی ایجاد جهان و تشکیل ساختارهای کهکشانی مثل خوشهها و ابر خوشهها مطالعه میکند.
دانشجویان در صورت تمایل به ادامه تحصیل در مقطع دکتری میتوانند یکی از گرایشهای زیر را انتخاب کنند:
· نانو فیزیک
· فیزیک نظری
· فیزیک ماده چگال
· فیزیک گرانش
· فیزیک ذرات بنیادی
· فوتونیک
· فیزیک نجومی
· فیزیک هستهای
· فیزیک اتمی-مولکولی
به طور کلی افرادی که به حوزه علم فیزیک وارد میشوند باید در زمینههای نظری و کاربردی فعالیت داشته تا مسیر موفقی را برای خودشان ایجاد بکنند؛ تحقیقات نظری به منظور افزایش ایدهها و شبیهسازی رفتار آنها و پیشبینی آنها در آینده انجام میشوند، تحقیقات کاربردی برای به کار بستن ایدههای تایید شده و انجام آزمایشات در فضای کنترلی برنامهریزی میشود. میتوان گفت تقریبا تمامی دانشگاه در سراسر کشور در رشتهی فیزیک دانشجو میپذیرند.
چارت درسی رشتهی فیزیک مطابق با مصوبه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری
دروس عمومی رشته فیزیک:
تربیت بدنی 1و2، اندیشه اسلامی 1و2، آیین زندگی، انقلاب اسلامی، زبان عمومی، دانش خانواده، فارسی عمومی، تفسیر موضوعی قرآن، تاریخ اسلام
دروس پایه رشته فیزیک :
ریاضی عمومی 1و2، معادلات دیفرانسیل، فیزیک پایه 1و2و3، آز-فیزیک پایه 1و2و3، مبانی کامپیوتر، شیمی عمومی، آز-شیمی عمومی
دروس تخصصی الزامی:
مکانیک تحلیل1و2، ریاضی فیزیک 1و2، اپتیک، آز-اپتیک، فیزیک جدید، آز-فیزیک جدید، ترمودینامیک، الکترومغناطیس 1و2، مکانیک کوانتومی 1و2، فیزیک هستهای و ذرات بنیادی
دروس تخصصی رشته فیزیک انتخابی:
کارگاه، زبان تخصصی، پروژه کارگاهی، الکترونیک1، آز- الکترونیک1، حالت جامد، ذرات بنیادی، پلاسما، اختر فیزیک، مکانیک سیالات، لیزر، مکانیک آماری، کاربرد کامپیوتر، نسبیت خاص، هواشناسی عمومی، پروژه، هستهای 1، آز-هستهای 1، آز-جامد
دروس اختیاری:
فیزیک جدید 2، آکوستیک، نجوم مقدماتی، امواج، محیطهای الکترومغناظیسی، ریاضی فیزیک 3، فیزیک محیط زیست، زلزلهشناسی عمومی، آزمایشگاه لیزر، بلور شناسی، مبانی نانو فیزیک، فیزیک لایههای نازک، فیزیک سرامیکها، فیزیک بهداشت و حفظت در برابر پرتوها، تقارن و نظریه گروهها، اقلیمشناسی، پیشبینی عددی وضع هوا، مکانیک شارهها، محاسبه و اطلاعات کوانتومی، امواج و ارتعاشات، ژئوفیزیک، زبان تخصصی، دینامیک غیر خطی و آشوب، مکانیک کلاسیک، سامانههای پیچیده
چارت درسی رشتهی فیزیک، ارائه شده در دانشگاه صنعتی شریف
دانشگاه صنعتی شریف با ایجاد دانشکدهای مختص به این رشته، به ارائه تخصصی رشته فیزیک میپردازد؛ این دانشکده برای تشویق سایر دانشجویان و کمک به دانشجویان با استعداد مقرارت آموزشی را تبیین کرده است که به قرار زیر است:
1. امکان تحصیل همزمان در دو رشته
2. عدم نیاز به گذراندن درسهای فیزیک پایه و آزمایشگاههای مربوطه برای دانشجویان المپیاد فیزیک
3. گرفتن حداکثر 8 واحد درس از دورس اختیاری-تخصصی از بین دروس تحصیلات تکمیلی با شرط معدل کل 17 و تایید استاد راهنما، گرفتن درسهای مکانیک کوانتومی 3، الکترومغناطیس 3، ترمودینامیک و مکانیک آماری 3 و مکانیک کلاسیک از دوره کارشناسی ارشد
4. تسهیلات آییننامهی استعدادهای درخشان برای ورود به مقاطع بالاتر بدون آزمون ورودی
چارت تحصیلی برای دانشجویان کارشناسی رشته فیزیک دانشگاه صنعتی شریف شامل زیر است:
دروس عمومی با گروههای درسی زیر که به انتخاب دانشجویان میتوانند یکی از زیر مجموعههای آنها را بردارند:
مبانی نظری اسلام، اخلاق اسلامی، انقلاب اسلامی، تاریخ و تمدن اسلامی، منابع اسلامی، ادبیات، زبان، تربیت بدنی و تنظیم خانواده
دروس الزامی-پایه:
فیزیک1و2، ریاضی عمومی 1و2، معادلات دیفرانسیل، کارگاه عمومی، مبانی برنامهسازی و آز-فیزیک 1و2
دروس الزامی-انتخابی:
دانشجوبان باید 12 واحد از میان همهی درسهایی که در دانشگاه ارائه میشود به غیر از دروس دانشکده فیزیک و مرکزها، انتخاب کرده و پس از تایید استاد راهنمای آموزشی مربوطه، آن درسها را بگذرانند.
دروس الزامی-تخصصی:
فیزیک 3و4، مکانیک تحلیلی 1و2، الکترومغناطیس 1و2، مکانیک کوانتوم 1و2، ترمودینامیک و مکانیک آماری 1و2، ریاضی فیزیک 1، آز-فیزیک 3و4، آز5و6، انتخاب از بین دروس(فیزیک اپتیک، نسبیت خاص، فیزیک حالت جامد 1، نجوم مقدماتی، شیمی عمومی 1، و ذرات بنیادی مقدماتی)
آزمایشگاههای الزامی-تخصصی:
آز اپتیک، آز فیزیک حالت جامد، آز الکترونیک، آز الکتروآکوستیک و آز لیزر
گزیدهای از دروس اختیاری تخصصی:
فیزیک ستارگان، فیزیک معاصر، ژئو فیزیک، فیزیک فلسفه، بیو فیزیک، ابر رسانایی، پیشرفتهای علم مواد، فیزیک مغناطیس، بلور شناسی، کارآموزی فیزیک، موج، نسبیت 1، نسبیت خاص، آز لیزر، آز اپتیک، ریاضی فیزیک 2، نظریه گروهها، اپتیک کاربردی، اپتو الکترونیک، اسپکتروسکوپی، فیزیک پلاسما، فیزیک نیمه هادیها، تکنیک خلاء، مقدمهای بر نظریه ریسمان 1و2، فیزیک هستهای و آز، علوم اعصاب، آشنایی با علم مواد، مبانی تفکر در علوم فیزیکی، نقشه کشی صنعتی 1، گزیده متون کلاسیک فیزیک، فیزیک اقتصاد، مقالات ویژه در اکوستیک، نانو فیزیک، دینامیک غیر خطی و آشوب، زبان تخصصی فیزیک، فیزیک حالت جامد 1و2، الکترومغناطیس 3، مبانی فلسفی مکانیک کوانتومی، اختر فیزیک 1 و شبیهسازی رایانهای در فیزیک
درسهای قابل پذیرش از گروه فلسفه علم:
تاریخ علم 1، علم و دین، فلسفه غرب، معرفت شناسی، فلسفه زیستشناسی، اخلاق تکنولوژی، متا فیزیک علم، متا فیزیک، علم دینی، تاریخ فیزیک، سمینار، مقولات ویژه در متافیزیک، مقولات ویژه در فلسفهی اسلامی، فلسفه ریاضی، فیزیک و فلسفه 1، منطق ریاضی 1، فلسفه اسلامی 1، جامعه شناسی علم، مفاهیم بنیادی نظریههای فیزیکی، تاریخ فرهنگ و تمدن اسلامی و فلسفه زمان
دروس مشترک بین گرایشهای ارشد رشته فیزیک
دروس الزامی:
مکانیک کوانتوم پیشرفته1و2، الکترودینامیک، مکانیک آماری پیشرفته1، فیزیک محاسباتی و آزمایشگاه فیزیک پیشرفته
تواجه: گذراندن یکی از دروس مکانیک کوانتوم پیشرفته 2، فیزیک محاسباتی و آزمایشگاه فیزیک پیشرفته الزامی است.
دروس اختیاری: مکانیک کلاسیک، الکترودینامیک 2، مکانیک کوانتومی نسبیتی، مکانیک آماری پیشرفته 2 و فیزیک محاسباتی 2
بازار کار و مشاغل رشته فیزیک
آینده شغلی فارغالتحصیلان از رشتهی فیزیک در مقاطع مختلف بسته به میزان اطلاعات و مهارتهای نظری و کاربردی میتوانند در یکی از پستهای زیر فعالیت داشته باشند:
پیشبینی وضعیت آبوهوا
مطالعات بر روی تجهیزات پزشکی و بررسی روشهای جدید
فعالیت در حوزه هوا و فضا و اکتشافات ماهوارهای
کشف مسیرهای نوین برای تولید انرژی
تحقیقات مربوط به حوزهی رباتیک و هوش مصنوعی
تدریس در مدارس و دانشگاهها
اشتغال در زمینههای تحقیقاتی
تواناییها مورد نیاز برای فعالیت و ادامهی آن در بسترهایی که نیازمند فارغالتحصیلان رشتهی فیزیک هستند، شامل:
o داشتن صبر و حوصله در درک مسائل و حل آنها
o مهارتهای گزارشنویسی
o توانایی استفاده از کامپیوتر و نرمافزارهای مربوطه
o مهارت فعالیت در امور فردی و تیمی
o داشتن قدرت تفکر منطقی
o داشتن توجه و دقت بالا در یافتن ایرادات و اشکال در پروژهها
o داشتن تفکر پژوهشگرانه
به طور کلی فارغالتحصیلان این رشته از مقطع کارشناسی میتوانند در حوزههای صنایع تولید و نگهداری لیزر در صنعت، مراکز پزشکی و نظامی، سازمان انرژی اتمی، نیروگاههای هستهای، مراکز تولید قطعات غیر هادی و سلولهای خورشیدی فعالیت داشته باشند؛ علاوه بر آن فارغالتحصیلان رشتهی فیزیک اگر بر مباحث مربوطه تسلط کافی داشته باشند در مشاغلی همچون: سازمان صداوسیما، برنامه و بودجه، مخابرات و سازمانها فعال در حوزه الکترونیکی مشغول به کار شوند. با توجه به آن که کشورهای خارجی به رشتههای علوم پایه مانند فیزیک که رشتهای کاربردی برای صنایع و صنعت نظامی است، به همین دلیل ادامه این رشته و فعالیت در خارج از کشور شانس بیشتر و آیندهی شغلی بهتری را برای فارغالتحصیلان آن فراهم میکند.
کتابهای رشته فیزیک
در رشتهی فیزیک با توجه به تعدد دروس این رشته، کتابهایی مورد استفاده قرار میگیرند که اغلب برای آموزش همان مطلب در سایر کشورها نیز استفاده میشود؛ برای دستور پرکاربرد زیر کتابهای گفته شده معرفی میشود:این رشته
دروس فیزیک پایه:
مرجع 3 قسمت از این درس که در سه ترم مجزا تدریس میشود، کتابهای فیزیک 1و2و3 هالیدی نوشتهی دیوید هالیدی، رابربت رزنیک و جرل واکر است؛ جلد 1 از مجموعه کتابهای هالیدی به مباحث مربوط به مکانیک و گرما، جلد2 الکترومغناطیس و جلد 3 ترمودینامیک و مکانیک آماری میپردازند.
درس فیزیک جدید:
کتاب فیزیک جدید سلز و وایدنر، ترجمهی علی اکبر بابایی و مهدی مصفا در ارائه مباحث نظریههای نسبیت و فیزیک کوانتومی وکاربرد آنها در اتم مورد استفاده قرار میگیرد.
درس ریاضی فیزیک1و2:
کتاب ریاضی فیزیک آرفکن، ترجمهی اعظم پور قاضی
درس مکانیک آماری:
کتاب مکانیک آماری رایف با توضیح مباحثی که به حل سیستمهایی با تعداد متغیرهای زیادی مانند اتمها و مولکولها میپردازد.
درس مکانیک کلاسیک:
کتاب مکانیک تحلیل گراند فالز با هدف معرفی قوانین مکانیک بر روی اجسام و نیروهای داخلی و خارجی موثر در حرکت اجسام میباشد.
کتاب الکترومغناطیس:
کتاب چنگ، به نظریهی الکترومغناطیس وارد به میدانهای مغناطیسی پرداخته میشود.
درس مکانیک کوانتومی 1و2:
منبع مناسب برای این درس کتاب فیزیک کوانتومی گاسیروویچ، ترجمهی محیالدین شیخالاسلامی است؛ مکانیک کوانتومی بنیادیتر از مکانیک نیوتنی و الکترومغناطیس کلاسیک است، مکانیک کوانتوم و نظریههای نسبیت پایهاهی فیزیک جدید را ایجاد کردهاند.
سایر کتابهایی رشتهی فیزیک که در آموزشهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، شامل:
آشنایی با مکانیک کوانتوم نوشتهی دیوید جی.گریفیت و ترجمهی حمیدرضا مشفق، الکترونیک لیزر نوشتهی ج.زف تامس وردین و ترجمهی دکتر محمد کاظم مروج فرشی، مبانی فیزیک هستهای نوشتهی والتر می یرهوف و ترجمهی محمد فرهاد رحیمی، تجزیه و تحلیل مسائل الکترودینامیک کلاسیک نوشتهی جان دیوید جکسون و ترجمهی عیسی کریمزاده و فیزیک الکتریسیته و مغناطیس برای رشتههای علوم و مهندسی، نوشتهی دکتر جلیل راشد محصل استاد دانشگاه تهران و دکتر علی معینی استادیار دانشگاه تهران
کلام پایانی
مقاطعی که در دانشگاهها برای دانشجویان رشتهی فیزیک قرار داده شده است، با هدف تربیت نیروی انسانی متخصص با دانش بالا برای استفاده کاربردی از فیزیک در زمینههای مختلف، ایجاد گردیده است؛ فارغالتحصیلان این رشته نقش اساسی در ایجاد و انجام پروژههای مختلف دارند. به طور معمول افراد با ویژگیهای نظیر هوش بالا، صبوری، علاقه و کنجکاوی به چگونگی ایجاد پدیدههای طبیعی ئ نحوه بکارگیری آنها در حوزههای مختلف و داشتن دانش بالا در ریاضیات، میتوانند در این رشته موفق بوده و آیندهای درخشان را برای خود ایجاد کنند. پذیرش در این رشته در اکثر دانشگاههای کشور وجود داشته و روندی آسان را بدنبال دارد چرا که ظرفیت دانشگاهها برای این رشته بالا بوده و بیشتر دانشجویان حتی با رتبههای خیلی بالا هم شانس قبولی در این رشته را دارند؛ برای افرادی که قصد ادامه تحصیل در خارج از کشور را دارند، رشتههای علوم پایه مانند فیزیک بهترین گزینه است این افراد معمولا از درآمد بالایی در رشتههای علوم پایه بر خلاف آنچه در ایران وجود دارد، برخوردار هستند.