Fizyka FT3

dla kierunku fizyka techniczna na WPPT

CERN-simulation O rysunku + copyright

Wykład:
wtorek N 11:15-13:00, sala 312b D1
środa 9:15-11:00, sala 0.32 C13

Zaliczenie:
Egzamin pisemny
I termin:
06.02.2018, godz. 9:15 - 11:30, s. 314 A1
II termin:
13.02.2018, godz. 9:15 - 11:30, s. 314 A1
Informacja o egzaminie (z przykładowym testem).
Zagadnienia na ocenę celującą.


Polecane podręczniki

Listy zadań dotyczące materiału z poprzedniego semestru:
Lista zadań 0 – Obwody prądu zmiennego.

Tematyka wykładów:

  1. Informacje wstępne.
    Program wykładu.
  2. Elementarna teoria procesów transportu.
    Średnia droga swobodna. Transport pędu i lepkość. Transport energii – przewodnictwo cieplne. Samodyfuzja. Przewodnictwo elektryczne.
    Literatura: Reif, rozdz. 8; Sawieliew t.1, rozdz. XVI.
    Zadania: Lista zadań 1.
  3. Elementy szczególnej teorii względności.
    Niezmienniczość i zasady względności w fizyce. Kontekst fizyczny i rozwój historyczny STW. Hipoteza wyróżnionego układu odniesienia (eteru) i eksperyment Michelsona. Hipoteza balistyczna i argument deSittera. Postulaty Einsteina. Problem równoczesności. Synchronizacja zegarów. Transformacja Lorentza. Składanie prędkości (Sivukhin, Sawieliew). Czasoprzestrzeń Minkowskiego; zdarzenia (punkty świata) i linie świata. Interwał czasoprzestrzenny i jego interpretacja; związek przyczynowy między zdarzeniami. Stożek świetlny, absolutna przyszłość i absolutna przeszłość. Dylatacja czasu, czas własny (Sawieliew). Eksperyment Hafele-Keatinga, paradoks bliźniąt (Sivukhin, Wikipedia). Skrócenie długości (Sawieliew). Pęd relatywistyczny (Sawieliew, Feynman). Relatywistyczna energia kinetyczna (Sivukhin, Sawieliew). Energia spoczynowa; równoważność masy i energii. (Feynman, Sawieliew). Cząstki bezmasowe (Sawieliew). Czterowektory; niezmienniczy zapis równań fizyki (Sivukhin, Sawieliew).
    Literatura: Sawieliew, §62–§71; Sivukhin, t.4., §101–§106,§110,§111; Feynman, t. 1.1, rozdz. 15-17; FdSW t.3 rozdz. 5.
    Slajdy z wykładu.
    Zadania: Lista zadań 2.
  4. Początki fizyki współczesnej.
    Dyskretna natura ładunku elektrycznego. Promieniowanie równowagowe. Zjawisko fotoelektryczne. Efekt Comptona. Ciepło właściwe gazów dwuatomowych.
    Literatura: FdSW t.3 rozdz. 6.1–6.3; Tipler, Llewellyn, rozdz. 3; Orear, rozdz. 24.
    Literatura dodatkowa: Artykuły z Wikipedii: Eksperymenty Thomsona; Eksperyment Millikana.
    Film: eksperyment Millikana.
    Slajdy z wykładu
    Zadania: Lista zadań 3.
  5. Model jądrowy atomu.
    Widma atomowe. Modele atomu i doświadczenie Geigera-Marsdena. Model Bohra. Widma promieniowania rentgenowskiego.
    Literatura: Tipler, Llewellyn, rozdz. 4; FdSW t.3 rozdz. 6.4.
    Slajdy z wykładu
    Zadania: Lista zadań 4.
  6. Falowe właściwości materii.
    Hipoteza de Broglie'a. Doświadczenie Davissona-Germera. Funkcja falowa. Paczki falowe. Interpretacja probabilistyczna. Zasada nieoznaczoności. Dualizm cząsteczkowo-falowy.
    Literatura: Tipler, Llewellyn, rozdz. 5; FdSW t.3 rozdz. 6; Orear t.2 rozdz. 24.
    Slajdy z wykładu
    Film: interferencja elektronów
    Zadania: Lista zadań 5.
  7. Podstawy mechaniki kwantowej.
    Równanie Schrödingera. Studnie potencjału. Wartości średnie i operatory. Oscylator harmoniczny. Próg potencjału. Tunelowanie.
    Literatura: Tipler, Llewellyn, rozdz. 6; FdSW t.3 rozdz. 7; Orear t.2 rozdz. 25.
    Slajdy z wykładu.
    Zadania: Lista zadań 6.
  8. Fizyka atomowa.
    Atom wodoru w mechanice kwantowej; moment pędu; funkcje falowe; spin; liczby kwantowe; poprawki: struktura subtelna i nadsubtelna, przesunięcie Lamba. Zakaz Pauliego; fermiony i bozony. Atomy wieloelektronowe; układ okresowy pierwiastków. Wiązania chemiczne.
    Literatura: Orear, t. 2, rozdz. 26,27; FdSW t.3 rozdz. 8; Tipler, Llewellyn, rozdz. 7,9; Young, Friedman, rozdz. 41, 42.1-2.
    Slajdy z wykładu.
    Zadania: Lista zadań 7
  9. Fizyka jądrowa.
    Struktura jądra w stanie podstawowym: promień i kształt jądra; stabilność jąder; energia wiązania; jądrowe momenty magnetyczne; modele struktury jądra. Rozpad promieniotwórczy: procesy rozpadu; prawo rozpadu. Rozszczepienie i fuzja; energia jądrowa. Zastosowania medyczne i skutki biologiczne promieniowania.
    Literatura:Tipler, Llewellyn, rozdz. 11; FdSW t.3 rozdz. 10; Orear t.2 rozdz. 29; Young, Friedman, rozdz. 43; Halliday, Resnick, rozdz. 43,44.
    Slajdy z wykładu.
  10. Cząstki elementarne.
    Klasyfikacja cząstek. Zderzenia i rozpady. Zasady zachowania: liczba leptonowa, liczba barionowa, dziwność. Model standardowy cząstek elementarnych. Oddziaływania fundamentalne
    Literatura:FdSW t.3 rozdz. 11; Tipler, Llewellyn, rozdz. 12; Young, Friedman, rozdz. 44; Orear t.2 rozdz. 31; Halliday, Resnick, rozdz. 45.
    Slajdy z wykładu.
  11. Astrofizyka.
    Obserwowane własności gwiazd: diagram Hertzsprunga-Russella. Parametry gwiazd i ich relacje. Modele gwiazd: ciąg główny, białe karły, gwiazdy neutronowe. Elementy ewolucji gwiazd i procesy zachodzące w gwiazdach.
    Literatura:Tipler, Llewellyn, rozdz. 13.1-5; Orear, rozdz. 30; Wikipedia.
    Slajdy z wykładu (częściowo odpowiadające zawartości wykładu).
  12. Elementy ogólnej teorii względności.
    Przestrzenie zakrzywione. Zasada równoważności. Czas w polu grawitacyjnym. Ruch w zakrzywionej czasoprzestrzeni. Konsekwencje: Precesja orbity Merkurego; grawitacyjne ugięcie światła i soczewkowanie grawitacyjne; grawitacyjne przesunięcie ku czerwieni; czarne dziury; fale grawitacyjne.
    Literatura: Feynman, t.2.2, rozdz. 42; Tipler, Llewellyn, rozdz. 2.5
    Literatura dodatkowa: Artykuły z Wikipedii
    Slajdy z wykładu.
  13. Wszechświat w wielkiej skali.
    Gromady gwiazd, galaktyki, gromady i supergromady galaktyk; Droga Mleczna; Prawo Hubble'a. Kosmologia: gęstość krytyczna; ekspansja Wszechświata; Wielki Wybuch.
    Literatura:Tipler, Llewellyn, rozdz. 13.2,6-8.
    Slajdy z wykładu.