Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

 

 

 

Wykład FIZYKA II

 

 


 

W semestrze letnim roku akademickiego 2016/2017 prowadziłem ten kurs dla Studentów Wydziału Mechaniczno-Energetycznego.

Wykłady odbywały się w piątki, w godzinach 1115-1300 w sali 322/A-1.

 


 

Spis treści 

 

Program wykładu

Pliki do ściągnięcia

Ogłoszenia i zapowiedzi

 

  

Program wykładu

 

· Pełny program wykładu (pobierz plik .pdf):

1. Sprawy organizacyjne. Elektrostatyka kwantyzacja ładunku elektrycznego, zasada zachowania ładunku elektrycznego, pojęcie pola elektrostatycznego, linie pola, prawa: Gaussa (postać całkowa) i Coulomba, natężenie i potencjał pola elektrostatycznego ładunku punktowego, zasada superpozycji, zachowawczy charakter pola, potencjalna energia elektrostatyczna, potencjał elektrostatyczny, wyznaczanie natężenia pola wybranych rozkładów ciągłych wysoce symetrycznych z wykorzystaniem całkowego prawa Gaussa: pole jednorodnie naładowanej sfery/kuli i nieskończonej płaszczyzny; dipol elektryczny, dipol w polu elektrostatycznym (energia potencjalna, moment siły), przewodnik w zewnętrznym polu elektrycznym (ekranowanie); wybrane zastosowania elektrostatyki: zasada działania kserokopiarki, filtru elektro-statycznego); pojemność elektryczna: kondensator płaski, łączenie kondensatorów, energia i gęstość energii pola elektrostatycznego na przykładzie kondensatora płaskiego, dielektryk w polu elektrycznym, kondensator z dielektrykiem – 4h.

2. Prąd stały natężenie i wektor gęstość prądu elektrycznego, opór elektryczny i opór właściwy, przewodnictwo elektryczne metali, prawa Ohma i Kirchhoffa, praca i moc, obwody elektryczne – 2h.

3. Magnetostatyka pojęcie pola magnetostatycznego, pole magnetyczne: Ziemi, magnesów sztabkowych, elektromagnesów; wektory natężenie i indukcji, siła Lorentza, ruch ładunków elektrycznych w polu elektromagnetycznym (cyklotron, spektrometr mas, wyznaczanie e/m, selektory prędkości), klasyczny efekt Halla, przewodnik i ramka z prądem w polu magnetycznym, dipolowy moment magnetyczny, dipol magnetyczny w zewnętrznym polu magnetycznym (energia potencjalna, moment siły), źródła pola, prawa Biota-Savarta i Ampere’a, wyznaczanie pól magnetostatycznych wybranych źródeł (prostoliniowy i kołowy przewodnik z prądem, cewka), oddziaływanie dwóch równoległych przewodników z prądem, definicja jednostki natężenia prądu elektrycznego – 4h.

4. Indukcja elektromagnetyczna pojęcie strumienia pola magnetycznego, prawo Faradaya, reguła Lenza, prądy wirowe, indukcyjność cewki, samoindukcja, energia i gęstość energii pola magnetycznego, obwód RLC – 2h.

5. Równania Maxwella prąd przesunięcia, układ równań Maxwella (postać całkowa i różniczkowa) i równania materiałowe, materiały magnetyczne (paramagnetyki, diamagnetyki, ferromagnetyki) – 2h.

6. Fale elektromagnetyczne widmo i prędkość fal elektromagnetyczne, fale płaskie sinusoidalne, równanie fali, energia, pęd i ciśnienie fali elektromagnetycznej, wektor Poyntinga, polaryzacja światła, prawo Malusa, współczynnik załamania (związek z względnymi przenikalnościami ośrodków); prawa optyki geometrycznej (prawo załamania, odbicia, całkowite wewnętrzne odbicie, polaryzacja przy odbiciu, kąt Brewstera), dyspersja, metamateriały elektromagnetyczne (osłony niewidki), obrazowanie za pomocą zwierciadeł i cienkich soczewek2h.

7. Elementy optyki falowej interferencja i dyfrakcja światła, doświadczenie Younga, interferencja w cienkich warstwach, pierścienie Newtona, dyfrakcja na otworach kołowych, zdolność rozdzielcza układów optycznych, kryterium Rayleigha, aberracje, dyfrakcja promieni X na kryształach (tomografia komputerowa, fizjologiczne efekty działania promieniowania elektromagnetycznego)2h.

8. Szczególna teoria względności postulaty Einsteina, transformacje Lorentza; skrócenie długości, dylatacja czasu, paradoks bliźniąt, transformacja prędkości, elementy dynamiki relatywistycznej, równoważność masy i energii 2h.

9. Elementy mechaniki kwantowej - prawa promieniowania ciała doskonale czarnego, foton - kwant światła i zjawisko fotoelektryczne, pęd fotonu i zjawisko Comptona, fale materii i dualizm korpuskularno-falowy, zasada nieoznaczoności Heisenberga, trój- i jednowymiarowe równania Schrödingera (czasowe i bezczasowe), funkcja falowa i jej interpretacja, tunelowanie kwantowe (skaningowy mikroskop tunelowy), elektron w nieskończenie głębokiej studni potencjalnej, kwantowanie energii, model Bohra atomu wodoru, doświadczenie Francka–Hertza, spin i spinowy moment magnetyczny elektronów, doświadczenie Sterna-Gerlacha, zakaz Pauliego, liczby kwantowe i budowa układu okresowego pierwiastków, oddziaływania światła z materią: emisja i absorpcja światła, fizyka działania lasera – 4h.

10. Elementy fizyki ciała stałego budowa i model pasmowy ciał stałych, półprzewodniki samoistne i domieszkowane, fizyka wybranych urządzeń półprzewodnikowych (złącze p-n, dioda, LED, MOSFET) – 2h.

11. Podstawy fizyki jądra atomowego wielkości charakteryzujące jądro, spin jądra, siły jądrowe, energia wiązania i stabilność jądra, promieniotwórczość naturalna i sztuczna, prawo i rozpady promieniotwórcze, datowanie radioizotopowe, reakcje jądrowe, rozszczepianie i synteza jąder, reaktory i elektrownie jądrowe (projekt ITER), biologiczne efekty napromieniowania, obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego2h.

12. Elementy fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki oddziaływania fundamentalne; fermiony i bozony, standardowy model cząstek elementarnych (leptony, kwarki, cząstki pośredniczące), LHC i bozon Higgsa, unifikacja oddziaływań, budowa Wszechświata (promieniowanie reliktowe, skład), standardowy model rozszerzającego się Wszechświat (Wielki Wybuch, prawo Hubble’a), jednostki Plancka, przyszłość Wszechświata – 2h.

 

 


 

Pliki do ściągnięcia

· Pliki poszczególnych prezentacji nie są bezpośrednio dopasowane „numerkami” do podanego wyżej planu wykładu ani do numerów kolejnych tygodni zajęć – wynika to z faktu, że pliki te stanowią pomoc wykładową dla mnie i stanowią zamknięte jednostki tematyczne. Proszę na bieżąco korelować przebieg wykładu z pozycją w programie i znaleźć sobie odpowiedni plik z poniższych, które zamieszczam po to, aby ułatwić Państwu śledzenie wykładu (nie trzeba przepisywać wzorów z tablicy, ani przerysowywać rysunków) – ale PRZYPOMINAM, że to tylko POMOC do wykładu, a nie „ściąga” ani „zbiór wszystkiego, co student wiedzieć powinien”.

Plik 0 – Sprawy organizacyjne.

Plik 1 – Elektrostatyka.

Plik 2 – Prąd elektryczny.

Plik 3 – Magnetostatyka.

Plik 4 – Indukcja elektromagnetyczna.

Plik 5 – Magnetyzm.

Plik 6 – Fale elektromagnetyczne.

Plik 7 – Optyka geometryczna.

Plik 8 – Optyka falowa.

Plik 9 – Optyka – uzupełnienia.

Plik 10 – Teoria względności.

Plik 11 – Optyka kwantowa.

Plik 12 – Mechanika kwantowa.

Plik 13 – Fizyka atomowa.

Plik 14 – Fizyka ciała stałego.

Plik 15 – Elementy fizyki cząstek elementarnych i astrofizyki (na razie NIE MA).

 

· Do pobrania również zagadnienia egzaminacyjne.

UWAGA: zagadnienia zostały przeredagowane do zgodności z tzw. kluczami egzaminacyjnymi.

 A oto wybrane tzw. klucze egzaminacyjne według takich kryteriów będą ocenianie prace egzaminacyjne (przypominam, że każdy temat oceniany jest przez inną osobę, pracownika WPPT, wybraną przez Wykładowcę; stąd potrzeba opracowania w miarę jednoznacznych kryteriów oceniania):

           2. Prawo Gaussa dla pola elektrycznego        

            5. Obwody elektryczne: siła elektromotoryczna, prawa Kirchhoffa, połączenia oporników, mierniki prądu i napięcia     

            9. Obwody RC, RL i LC: opis, zmiany ładunku, napięcia natężenia  

        13. Optyka – propagacja światła: współczynnik załamania i dyspersja; prawa Snella; zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia; zasady: Fermata, Huygensa i Huygensa-Fresnela

           18. Interferencja i dyfrakcja światła: definicja i podstawowe pojęcia

           21. Szczególna teoria względności – kinematyka: geneza, transformacje Lorentza, dylatacja czasu i skrócenie długości, interwał czasoprzestrzenny

           24. Optyka kwantowa: zjawiska fotoelektryczne, Comptona
           26.
Nielsa Bohra model atomu wodoru a model współczesny


             Przypominan, że zgodnie z umową, przynajmniej jeden z tych tematów pojawi się na któymś z terminów egzaminu!

· Tutaj z kolei do pobrania tablice wzorów, które Studenci dostają do swojej dyspozycji na egzaminie. 

 

 

 


 

Ogłoszenia i zapowiedzi

 

 

·  Zgodnie z zapowiedzią (na wykładzie), nieobecność na zajęciach może być podstawą niezaliczenia kursu.

KOMENTARZ: Powszechnie stosowaną przez Państwa a niedopuszczalną moim zdaniem praktyką jest uczestniczenie w terminach mojego wykładu w innych zajęciach (bądź praca…) i, w związku z tym, niepojawianie się w ogóle (lub „kontrolnie”, dwa razy w semestrze) na moim wykładzie. Jest to zasadniczo niezgodne z Regulaminem Studiów:

 

Wyciąg z:

 

REGULAMIN STUDIÓW

W(*) POLITECHNICE WROCŁAWSKIEJ

 

obowiązujący na Politechnice Wrocławskiej od dnia 1.10.2010

 

 

§ 6. OBOWIĄZKI STUDENTA POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ:

1. Podejmując studia w Politechnice Wrocławskiej student przyjmuje obowiązki:

(...)

8) uczestnictwa w zajęciach dydaktycznych zgodnie z Regulaminem Studiów (§ 14 ust. 6 i 13) i organizacyjnych zgodnie z postanowieniami dziekana, oraz w szkoleniach (np. szkolenie BHP, biblioteczne itp.), zgodnie z wymogami tych szkoleń,

 

§ 14. ZALICZENIA

(...)

6. Student otrzymuje zaliczenie na podstawie wyników: kolokwiów, sprawdzianów, prac kontrolnych, projektów i innych osiągnięć w nauce w czasie semestru, na podstawie obecności studenta na zajęciach. W losowych przypadkach, prowadzący powinien umożliwić studentowi zaliczenie w terminie innym niż ustalony (również w sesji egzaminacyjnej). W przypadku kolokwiów, sprawdzianów oraz prac kontrolnych, warunkiem umożliwienia studentowi przystąpienia do zaliczenia jest okazanie na ewentualne żądanie prowadzącego ważnej legitymacji studenckiej lub indeksu.

(...)

13. W uzasadnionych przypadkach, za wcześniejszą akceptacją prowadzącego kurs, student może uzyskać zgodę dziekana na realizację kursu lub grupy kursów w uzgodniony sposób (np. bez odbywania zajęć).

 

W związku z tym obecność na wykładzie będzie sprawdzana.

 

(*) Pisownia oryginalna

 


 

 

Ogłoszenia i zapowiedzi

dotyczące Studentów Wydziału Mechaniczno-Energetycznego

semestr letni 2017/2018

 

·  Program wykładu jest na bieżąco zmieniany w stosunku do tych, jakie obowiązywały w latach ubiegłych. W związku z tym korzystanie z notatek z lat ubiegłych nie gwarantuje śledzenia toku wykładu.

· Zgodnie z najnowszym zarządzenie JM Rektora, obecność Studentów I roku jest na wszystkich formach zajęć obligatoryjna. W związku z tym będę sprawdzał obecność, o czym pisałem już wyżej.

· NIE przewiduję „przepisywania” ocen z innych kursów – indywidualne przypadki proszę zgłaszać maksymalnie do końca marca, osobiście lub mailowo.

· NIE będą „przepisywane” oceny z laboratorium jako zaliczenie egzaminu – nie będzie żadnych możliwość zwolnienia z egzaminu na podstawie wyników laboratorium (Laboratorium Podstaw Fizyki). NIE będzie również „dopisywania” żadnych punktów z laboratorium do końcowej punktacji egzaminu!

 

·  A oto Regulamin Egzaminu, żeby wyjaśnić ewentualne wątpliwości, co wolno, a czego nie na egzaminie. Pozostałe szczegóły, dotyczące terminów i wymagań egzaminacyjnych – na wykładzie.


 


Powrót na stronę główną

 

Data ostatniej aktualizacji:12.09.2017

 


 

 

© Copyright 2000-2017 by Władysław Artur Woźniak.

 

© Warunki korzystania z materiałów, zawartych na tej stronie i poszczególnych podstronach:

Pliki i inne materiały są powszechnie dostępne, uprasza się jednak o ściąganie ich tylko na potrzeby własne.

Kopiowanie jakichkolwiek materiałów zawartych na stronie i, w szczególności, umieszczanie ich na innych stronach/serwisach, jest zabronione.

Autor nie ponosi odpowiedzialności za treść poszczególnych materiałów i sposób ich wykorzystania.