Fizyka 2

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

semestr x- egzamin, + zaliczenie, # projekt

razem wykłady ćwiczenia laboratoria

III 40 20 / x 10 / + 10 / +

 Fizyka 1 - wymagania wstępne: znajomość podstawowych pojęć i praw fizyki z zakresu mechaniki, teorii drgań, pola elektrostatycznego, magnetycznego, fal mechanicznych i elektromagnetycznych.

 Matematyka - wymagania wstępne: znajomość podstaw rachunku wektorowego i różniczkowego

Przedmiot zaczyna się od wykładu optyki geometrycznej. Następnie przechodzimy do teorii bardziej ogólnej gdy rozmiary obiektów ujawniają naturę falową światła. Zjawiska falowe, interferencja, doświadczenie. Younga i dyfrakcja są wyjaśniane przy pomocy zasady Huyhensa. Doświadczenia świadczące o naturze korpuskularnej światła i przejście do teorii kwantowej, najbardziej ogólnej i dokładnej. Nacisk na zrozumienie zachowania się mikrocząstek. Hipoteza Plancka, Einsteina i de Broglie. Następnie równanie Schródingera i jego zastosowanie dla klasycznych przypadków. Jamy potencjału i bariery. Teoria kwantowa atomu wodoru. Układ okresowy pierwiastków interpretacja kwantowa. Zarys kwantowej teorii ciała stałego i jądra atomowego.

Krzysztof Jóźwikowski, prof. dr hab. inż.

we współpracy z pracownikami IFT WAT

Lp. Aktywność Obciążenie w godz.

1. Udział w wykładach 20

2. Udział w laboratoriach 10

3. Udział w ćwiczeniach 10

4. Udział w seminariach -

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów 20

6. Samodzielne przygotowanie się do laboratoriów 20

7. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń 10

8. Samodzielne przygotowanie się do seminariów -

9. Realizacja projektu -

10. Udział w konsultacjach 8

11. Przygotowanie do egzaminu 10

12. Przygotowanie do zaliczenia -

13. Udział w egzaminie 2

godz. ECTS

Sumaryczne obciążenie pracą studenta 110 4

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1+2+3+4+9+10+13 50 2

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 40 1

Zajęcia o charakterze praktycznym 30 1

4 punkty ECTS

Celem przedmiotu jest nauczyć rozumienia zjawisk fizycznych, zapoznać z podstawowymi pojęciami i prawami fizyki z zakresu optyki mechaniki kwantowej, fizyki ciała stałego i fizyki jądrowej. Nauczyć stosowania matematyki do ilościowego opisu zjawisk fizycznych, zapoznać z ważniejszymi przyrządami pomiarowymi i podstawowymi metodami pomiarów wielkości fizycznych.

Tematy zajęć

1. Optyka

1.1 Optyka falowa: zasada Huygensa, dyfrakcja, interferencja, polaryzacja światła – stan i stopień polaryzacji, spójność fal. Ośrodki anizotropowe – elementy dwójłomne. Idea holografii.

1.2 Optyka geometryczna: optyka geometryczna jako graniczny przypadek optyki falowej, zasada najmniejszego działania. Elementy optyczne: soczewki, zwierciadła, pryzmat, mikroskop, luneta.

2. Dualizm korpuskularno-falowy

2.1 Korpuskularna natura fal elektromagnetycznych: promieniowanie termiczne (ciała doskonale czarnego), hipoteza Plancka, pojęcie kwantu, fotoefekt, efekt Comptona.

2.2 Falowa natura materii i budowa atomu: doświadczenia Younga, dualizm korpuskularno-falowy i postulat de Broglie’a - fale materii. Model Bohra atomu wodoru, poziomy energetyczne i spektroskopia atomowa.

3. Fizyka kwantowa

3.1 Wprowadzenie do mechaniki kwantowej: równanie Schrödingera, funkcja falowa i jej interpretacja, zasada nieoznaczoności Heisenberga.

3.2 Cząstka w polu: cząstka w studni potencjału, bariera potencjału, efekt tunelowy.

3.3 Wprowadzenie do teorii atomu: liczby kwantowe, spin i moment magnetyczny elektronu, magnetyzm elektronowy i magnetyzm atomowy, orbitalny moment pędu, zakaz Pauliego, układ okresowy pierwiastków.

4. Podstawy fizyki ciała stałego

4.1 Pasmowa teoria przewodnictwa: pojęcie pasma energetycznego, model Kröniga-Penney’a, pasma przewodnictwa i pasma wzbronione. Podział ciał stałych: izolatory, półprzewodniki i przewodniki, koncentracja i ruchliwość nośników, przewodnictwo typu „n” i „p”, poziom Fermiego.

4.2 Kwantowe generatory promieniowania: absorpcja, emisja spontaniczna i wymuszona. Budowa i działanie laserów. Właściwości promieniowania koherentnego.

5. Podstawy fizyki jądrowej

Siły jądrowe, modele budowy jądra atomowego, promieniotwórczość, przemiany i reakcje jądrowe.

LABORATORIA

Uwaga: zestaw tematów ćwiczeń laboratoryjnych jest dobierany dla danego kierunku studiów

podstawowa:

1. M. Demianiuk: Wykłady z fizyki dla inżynierów cz. I, II, i III, Wyd. WAT 2001

2. M. Demianiuk: Wybrane przykłady zadań do wykładów z fizyki dla inżynierów, Wyd. WAT 2002

3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Podstawy fizyki. Cz. I-V, PWN, Warszawa, 2003

Uzupełniająca *):

1. A. Rogalski: Podstawy fizyki dla elektroników, Wyd. WAT 2002

2. A.W. Astachow i inni: Kurs fizyki, WNT Warszawa 1998-99

3. J. Massalski, M. Massalska: Fizyka dla inżynierów, cz. I i II, WNT, Warszawa 1975-1980

4. Z. Raszewski i inni: Fizyka ogólna. Przykłady i zadania z fizyki, cz. I., Rozwiązania i odpowiedzi do zadań z fizyki, cz.II. Wyd. WAT 1994

5. P. Hewitt, Fizyka wokół nas, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010

6. J. Walker, Podstawy fizyki, zbiór zadań, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005

symbol efekt kształcenia odniesienie do efektów kierunku

W1 ma podstawową wiedzę na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych

W2 ma wiedzę w zakresie optyki, podstaw fizyki kwantowej, podstaw fizyki ciała stałego i fizyki jądrowej

W3 ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania

U1 potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do opisu właściwości fizycznych oraz związanych z nimi efektów przyczynowo-skutkowych pod wpływem oddziaływań zewnętrznych

U2 potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł, potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji oraz prawidłowo wyciągać wnioski

U3 umie przeprowadzić pomiary wybranych wielkości fizycznych i je opracować, a także zinterpretować w kontekście posiadanej wiedzy z fizyki

K1 potrafi myśleć i działać w twórczy sposób

K2 potrafi pracować i współdziałać w grupie

Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu, który jest przeprowadzany w formie pisemno-ustnej z wybranych zagadnień z wykładanego materiału.

Ćwiczenia rachunkowe – zaliczenie ćwiczeń rachunkowych odbywa się na podstawie oceny z kolokwium przeprowadzonym na ćwiczeniach oraz aktywności studentów na zajęciach.

Laboratorium – zaliczenie ćwiczenia laboratoryjnego wymaga uzyskania pozytywnej ocen ze sprawdzianu przed rozpoczęciem ćwiczenia, wykonania ćwiczenia i oddania pisemnego sprawozdania z ćwiczenia.

Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnych ocen z ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych oraz egzaminu.

Osiągnięcie efektów W1, W2, U1, U2 weryfikowane jest podczas egzaminu, natomiast efekty W1, W2, W3, U3 i K1 sprawdzane są w trakcie realizacji ćwiczeń laboratoryjnych.

Wszystkie sprawdziany i referaty są oceniane wg następujących zasad:

ocena 2 – poniżej 50% poprawnych odpowiedzi;

ocena 3 – 50 ÷ 60% poprawnych odpowiedzi;

ocena 3,5 – 61 ÷ 70% poprawnych odpowiedzi;

ocena 4 – 71 ÷ 80% poprawnych odpowiedzi;

ocena 4,5 – 81 ÷ 90% poprawnych odpowiedzi;

ocena 5 – powyżej 91% poprawnych odpowiedzi.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który posiadł wiedzę, umiejętności i kompetencje przewidziane efektami kształcenia, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy, jest wytrwały w pokonywaniu trudności oraz systematyczny w pracy.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dobrym. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dostatecznym. Samodzielnie rozwiązuje zadania i problemy o niskim stopniu trudności. W jego wiedzy i umiejętnościach zauważalne są luki, które potrafi jednak uzupełnić pod kierunkiem nauczyciela.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie posiadł wiedzy, umiejętności i kompetencji w zakresie koniecznych wymagań.

Na końcową ocenę składają się: ocena uzyskana na egzaminie, oceny z ćwiczeń laboratoryjnych oraz zaangażowanie i sposób podejścia studenta do nauki.

nie dotyczy