Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Fizyka współczesna
Koordynator przedmiotu:
prof. Renata Świrkowicz, Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Transport
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
TR.SMK203
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
88 godzin, w tym: obecność na wykładach: 30 godz., udział w ćwiczeniach: 15 godz., konsultacje: 3 godz., udział w egzaminie: 2 godz., przygotowanie się do egzaminu: 13 godz., samodzielne przygotowanie opracowania w zakresie rozwiązań wybranych zagadnień fizyki współczesnej oraz ich praktycznego zastosowania: 25 godz.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2,0 pkt. ECTS (50 godzin, w tym: obecność na wykładach: 30 godz., udział w ćwiczeniach: 15 godz., konsultacje: 3 godz., udział w egzaminie: 2 godz.)
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1,0 pkt ECTS (25 godzin, samodzielne przygotowanie opracowania w zakresie rozwiązań wybranych zagadnień fizyki współczesnej oraz ich praktycznego zastosowania)
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Posiada podstawową wiedzę w zakresie fizyki, a zwłaszcza fal, w tym fal elektromagnetycznych.
Limit liczby studentów:
wykład: brak, ćwiczenia: 30 osób
Cel przedmiotu:
Nabycie wiedzy o elementach mechaniki kwantowej, o podstawowych pojęciach mechaniki kwantowej oraz o opisie budowy atomu, cząsteczki i właściwości ciała stałego, jak również o trendach w fizyce ciała stałego, w tym: nanotechnologie, nanostruktury, transport elektronowy w strukturach kwantowych, spintronike.
Treści kształcenia:
Wykład: równanie Schrödingera dla studni i bariery, efekt tunelowy i jego zastosowania praktyczne, skaningowy mikroskop tunelowy, rozwiązanie równania Schrödingera dla atomu, wartości własne, liczby kwantowe, funkcje własne, gęstość prawdopodobieństwa, orbitalny moment pędu, całkowity moment pędu, poziomy energetyczne atomu wodoru, częstości przejść, reguły wyboru, spin elektronu, stany podstawowe atomów wieloelektronowych układ okresowy pierwiastków, statystyki klasyczne i kwantowe, cząsteczki widma elektronowe, oscylacyjne i rotacyjne, ciało stałe: Struktura elektronowa, przewodniki i półprzewodniki, opis kwantowy, urządzenia półprzewodnikowe- makroskopowe i nanoskopowe, nadprzewodniki nisko- i wysokotemperaturowe, diamagnetyki, paramagnetyki, ferromagnetyki , ferrimagnetyki. Spintronika, gigantyczny magnetoopór, tunelowy magnetoopór, zastosowania w komórkach pamięci MRAM, wytwarzanie struktur niskowymiarowych, epitaksja, właściwości fizyczne układów niskowymiarowych, studnie, druty i kropki kwantowe, zastosowanie układów niskowymiarowych, nanoelektronika, grafen i jego właściwości, nanorurki, optyka: działanie i budowa laserów. Ćwiczenia: przykłady rozwiązań zagadnień z mechaniki kwantowej w zastosowaniu do fizyki ciała stałego, optyki.
Metody oceny:
Wykład: ocena formująca: kartkówka, ocena podsumowująca: egzamin ustny. Do zaliczenia wymagana znajomość 50% zakresu materiału. Ćwiczenia: opracowanie w zakresie rozwiązań wybranych zagadnień fizyki współczesnej oraz ich praktycznego zastosowania, prezentacja wykonanego opracowania.
Egzamin:
tak
Literatura:
1) Ginter J., Wstęp do fizyki atomu cząsteczki i ciała stałego, wydanie 2, PWN, Warszawa 1986; 2) Eisberg R., Resnick R., Fizyka kwantowa: atomów, cząsteczek, ciał stałych, jąder i cząstek elementarnych, PWN, Warszawa 1993; 3) Matthews P.T., Wstęp do mechaniki kwantowej, wydanie 4, PWN, Warszawa 1977; 4) Busmanow B.N., Chromov Ju. A., Fizyka ciała stałego, WNT, Warszawa 1973; 5) Kittel C., Wstęp do fizyki ciała stałego, wydanie 5, PWN, Warszawa 2012; 6) Liboff R., Wstęp do mechaniki kwantowej, PWN, Warszawa 1987; 7) Szalimowa K.W., Fizyka półprzewodników, PWN, Warszawa 1974; 8) Petykiewicz J., Podstawy fizyczne optyki scalonej, PWN, Warszawa 1989; 9) Szczeniowski S., Fizyka doświadczalna; 10) Postępy Fizyki, Polskie Towarzystwo Fizyczne, Warszawa - czasopismo; 11) Physics Today, American Institute of Physics, New York - czasopismo.
Witryna www przedmiotu:
www.if.pw.edu.pl, w przygotowaniu
Uwagi:
O ile nie powoduje to zmian w zakresie powiązań danego modułu zajęć z kierunkowymi efektami kształcenia w treściach kształcenia mogą być wprowadzane na bieżąco zmiany związane z uwzględnieniem najnowszych osiągnięć naukowych.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Ma wiedzę na temat koncepcji dotyczących natury światła i materii
Weryfikacja: opracowanie, pytania do prezentacji, egzamin, kartkówka; wymagana znajomość 50% zakresu materiału
Powiązane charakterystyki kierunkowe: Tr2A_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka W02
Ma podstawową wiedzę z zakresu mechaniki kwantowej
Weryfikacja: opracowanie, pytania do prezentacji, egzamin, kartkówka; wymagana znajomość 50% zakresu materiału
Powiązane charakterystyki kierunkowe: Tr2A_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG
Charakterystyka W03
Zna aktualne trendy w fizyce i rozumie podstawową terminologię
Weryfikacja: opracowanie, pytania do prezentacji, egzamin, kartkówka; wymagana znajomość 50% zakresu materiału
Powiązane charakterystyki kierunkowe: Tr2A_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Potrafi ocenić przydatność i możliwość wykorzystania osiągnięć fizyki współczesnej w transporcie
Weryfikacja: opracowanie, pytania do prezentacji, egzamin, kartkówka; wymagana znajomość 50% zakresu materiału
Powiązane charakterystyki kierunkowe: Tr2A_U09, Tr2A_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, III.P7S_UW.1.o, III.P7S_UW.2.o
Charakterystyka U02
Potrafi ze zrozumieniem czytać polsko i obcojęzyczne artykuły popularno-naukowe, jak również przygotować i omówić opracowanie dotyczące rozwiązań wybranych zagadnień fizyki współczesnej
Weryfikacja: opracowanie, pytania do prezentacji
Powiązane charakterystyki kierunkowe: Tr2A_U01, Tr2A_U05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW, I.P7S_UK

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Rozumie potrzebę dokształcania się i uaktualniania swoich informacji oraz potrafi myśleć w sposób kreatywny
Weryfikacja: opracowanie i egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: Tr2A_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_KO