Key physics topics include electricity and magnetism, space and time, thermodynamics, quantum physics, relativity, geophysics, fluid dynamics, astronomy and geology, to name but a few. First year studies will focus on the fundamentals of classic and modern physics, plus a whole lot of mathematic formulae. As you progress through your physics degree you will move on to more complex mathematics, as well as more complex modern theorems such as quantum and relativity.
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加州理工是一个世界级的研究机构，物理系属于物理、数学和天文学部。研究是高度跨学科的，经常与应用物理、行星科学、工程、化学和生物等院系合作，以及与其他大学和实验室合作。该系的研究中心包括the Institute for Quantum Information and Matter, the Moore Center for Theoretical Cosmology and Physics, the Walter Burke Institute for Theoretical Physics等。
研究领域包括实验/理论粒子物理、核物理、观测天体物理学、理论天体物理学
应用物理
应用物理专业突出了物理学在光通信与物理电子学与光电子、光信息科学领域内的应用，以纳米材料和器件、光电子器件，物理电子学，微电子以及电子技术为主。目前，这个专业方向在很多大学被合并至 EE（美国电子电气工程专业）中去了，有些独自成为一个系，还有些应用物理专业被并入工程和应用科学学院。这个研究方向对于开发新一代的微电子材料和器件以及量子器件都起着异常关键的作用。
光学物理
涉及非线型光学，高分辨率光谱学，量子光学等等方向。这些领域的突破已经成为光纤通讯产业和激光的重要依托。中科大在此领域的实力相当尖端，这个方向也是中国物理申请者主要申请的方向之一。
- Astrophysics
- Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics
- Atomic and Laser Physics
- Condensed Matter Physics (including Biophysics)
- Particle Physics
- Theoretical Physics.