Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka ogólna (E)
Koordynator przedmiotu:
Jan ŻEBROWSKI
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
FOG
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład45h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Limit liczby studentów:
Cel przedmiotu:
Wykład obejmuje podstawy elektrodynamiki, mechaniki kwantowej i statystycznej oraz fizyki ciała stałego w zakresie typowym dla uniwersytetu technicznego ze szczególnym uwzględnieniem potrzeb Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych. W wykładzie podkreśla się uniwersalność i interdyscyplinarność praw fizyki, eksponuje jej doświadczalny charakter i elementy współczesnego naukowego obrazu przyrody.
Treści kształcenia:
Treść wykładu Elektrodynamika Siła Coulomba (4 rodzaje oddziaływań w przyrodzie ? porównanie). Pole elektryczne E (linie sił pola i ich przebieg jakościowy dla typowych rozkładów ładunków). Obliczanie pola elektrycznego (pole E od ładunków punktowych i przestrzennych - prawo Gaussa). Równanie Posilona. Potencjał i energia pola elektrycznego. Elementy elektrostatyki dielektryków (dipol elektryczny, polaryzacja - ładunki swobodne i związane, wektory D, E, P). Pole magnetyczne (wektory H i B, podobieństwa i różnice z polem elektrycznym). Siła Lorentza (powstawanie siły elektrodynamicznej). Prawo Ampere?a (obliczanie pól elektrycznych od prostych rozpływów prądów). Potencjał wektorowy (prawo Biota-Savarta, przykłady). Prawo indukcji Faradaya (proste zastosowania). Równania Maxwella (charakterystyka, zakres zastosowań, główne równania elektrodynamiki klasycznej). Rozwiązanie równań Maxwella dla próżni i widmo fal elektromagnetycznych. Optyka (optyka falowa i geometryczna - zakresy zastosowań). Interferencja fal (doświadczenie Younga). Dyfrakcja (rodzaje dyfrakcji, proste przykłady). Mechanika kwantowa Kryzys fizyki klasycznej (promieniowanie ciała doskonale czarnego, wady modelu atomu Bohra). Hipoteza de Broglie`a (potwierdzenie doświadczalne dualizmu korpuskularno-falowego materii, paczka falowa). Podstawy formalne mechaniki kwantowej (operatory i zagadnienia własne, postulaty mechaniki kwantowej, porównanie opisu klasycznego i kwantowego). Równanie Schrödingera (stany stacjonarne i niestacjonarne, cząstka swobodna). Przykłady rozwiązania równania Schrödingera (jama potencjału, bariera potencjału - zjawisko tunelowe, mikroskop tunelowy). Atom wodoropodobny (liczby kwantowe i ich interpretacja, układ okresowy pierwiastków, widma spektroskopowe). Momenty magnetyczne w atomie (odkrycie spinu elektronu, zasada Pauliego, sprzężenie między momentami - właściwości magnetyczne atomów, rezonans magnetyczny i zastosowania). Model Kroniga - Penneya (funkcja falowa elektronu w krysztale, pasma energetyczne, właściwości elektryczne). Przykłady zastosowań mechaniki kwantowej (mikroskop tunelowy, kwantowe układy niskowymiarowe, spintronika). Fizyka statystyczna Podstawowe pojęcia fizyki statystycznej (mikrostan i mikrostan, trajektoria fazowa, ewolucja czasowa układu, dokładność opisu statystycznego - fluktuacje). Zespół statystyczny (obliczanie średnich wartości wielkości fizycznych). Pojęcie entropii i temperatury w fizyce statystycznej. Rozkład mikrokanoniczny. Rozkład kanoniczny (przykłady - opis gazu doskonałego, układ z dwoma poziomami energetycznymi - zjawisko inwersji obsadzeń, laser). Wielki rozkład statystyczny (temperatura degeneracji, rozkłady Fermiego - Diraca i Bosego - Einsteina). Zastosowania metod fizyki statystycznej w fizyce ciała stałego (ciepło właściwe elektronów przewodnictwa, prosty paramagnetyk).
Metody oceny:
Egzamin:
tak
Literatura:
Podręczniki J. Orear, Fizyka, t.1, 2, WNT, Warszawa 2005. R. Kosiński, Wprowadzenie do mechaniki kwantowej i fizyki statystycznej, Oficyna Wydawnicza PW, 2006. I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t.2 Elektryczność i magnetyzm, fale, optyka; t.3 Optyka kwantowa, fizyka atomowa, fizyka ciała stałego, fizyka jądra i cząstek elementarnych, Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1997. A. Sukiennicki, A. Zagórski, Fizyka ciała stałego, WNT, 1984. R. Eisberg, R. Resnick, Fizyka kwantowa, PWN 1983. L. Schiff, Mechanika kwantowa, PWN. Zbiory zadań K. Jezierski, B. Kołodka, K. Sierański, Zadania z rozwiązaniami. Skrypt do ćwiczeń dla studentów I roku, cz. I i II. Oficyna Wydawnicza Scripta, Wrocław 2001. K. Blankiewicz, M. Igalson, Zbiór zadań rachunkowych z fizyki, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1993. A. Hennel, W. Szuszkiewicz, Zadania i problemy z fizyki, cz. 1, 2 PWN. J. B. Brojan, J.Mostowski, K.Wódkiewicz, Zbiór zadań z mechaniki kwantowej, PWN 1978.
Witryna www przedmiotu:
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka FO_W01
Posiada podstawową wiedzę na temat podstawowych zjawisk i oddziaływań w fizyce, matematycznych metod opisu układów fizycznych, zna podstawowe zasady zachowania
Weryfikacja: Egzamin pisemny, egzamin ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FO_W02
Posiada podstawową, uporządkowaną wiedzę z mechaniki punktu materialnego, układu punktów materialnych, bryły sztywnej i układów drgających.
Weryfikacja: Egzamin pisemny, egzamin ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FO_W03
Posiada podstawową, uporządkowaną wiedzę pozwalającą na opis różnych rodzajów fal, w tym fal elektromagnetycznych
Weryfikacja: Egzamin pisemny, egzamin ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FO_W04
Posiada podstawową, uporządkowaną wiedzę z elektrodynamiki, w tym elektrostatyki, magnetostatyki, indukcji elektromagnetycznej i teorii pola elektromagnetycznego.
Weryfikacja: Egzamin pisemny, egzamin ustny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W02
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka FO_U01
Potrafi sformułować i rozwiązać równania ruchu prostych układów mechanicznych, w tym punktu materialnego, bryły sztywnej i liniowego oscylatora harmonicznego, korzystając z zasad dynamiki Newtona i zasad zachowania.
Weryfikacja: Kolokwium, egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FO_U02
Potrafi w prostych przypadkach sformułować i rozwiązać liniowe równanie falowe. Potrafi opisać matematycznie proste typy fal.
Weryfikacja: Kolokwium, egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FO_U03
Potrafi wyznaczyć pole elektryczne i magnetyczne pochodzące od prostych rozkładów ładunków i prądów, korzystając z prawa Coulomba, Gaussa, Biota-Savarta i Ampere’a, oraz wyznaczyć siłę elektromotoryczną indukcji, korzystając z prawa Faradaya, i rozwiązywać elementarne problemy z elektrodynamiki.
Weryfikacja: Kolokwium, egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka FO_U04
Potrafi korzystać przy rozwiązywaniu zagadnień z zakresu wymaganej wiedzy fizycznej z odpowiednich narzędzi matematycznych, w tym matematyki wyższej.
Weryfikacja: Kolokwium, egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U03
Powiązane charakterystyki obszarowe: