1
Tematy i zagadnienia do wykładów Fizyki 2 realizowanych w sem. letnim r. ak. 2010/11 w ramach Jednolitych Kursów Fizyki (JKF)
Terminy egzaminów: 17 i 27 czerwca 2011 r. Zagadnienia zredagowane kursywom są przeznaczone do samodzielnego
przestudiowania/przypomnienia przez studentów.
1. Sprawy organizacyjne. Elektrostatyka ‒ kwantyzacja ład. elektrycznego, zasada
zachowania ład. 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; rozdziały 22-26 tomu 3. podręcznika HRW, D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, PODSTAWY FIZYKI, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003; 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; rozdziały 27 i 28 tomu 3. oraz 42. rozdział tomu 5. podręcznika HRW; 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; rozdziały 29 i 30 tomu 3. podręcznika HRW; 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, rozdziały 31 i 33 tomu 3. podręcznika HRW; 2h.
5. Równania Maxwella ‒ prąd przesunięcia, układ równań Maxwella (postać całkowa
i różniczkowa) i równania materiałowe, materiały magnetyczne (paramagnetyki, diamagnetyki, ferromagnetyki); rozdział 32 tomu 3. podręcznika HRW; 2h.
6. Fale elektromagnetyczne ‒ widmo i prędkość fal elektrom., 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 soczewek; rozdziały 34, 35 i 36 tomu 4. podręcznika HRW; 2h.
2
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); rozdziały 36 i 37 tomu 4. podręcznika HRW; 1h. 8. Szczególna teoria względności ‒ postulaty Einsteina, transformacje Lorentza; skrócenie
długości, dylatacja czasu, paradoks bliźniąt, transformacja prędkości, elementy dynamiki relatywistycznej, równoważność masy i energii; rozdział 38 tomu 4. podręcznika HRW; 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 jednowy-miarowe 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; rozdziały 39-41 tomu 4. podręcznika HRW; 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); rozdział 42. tomu 5. podręcznika HRW; 3h.
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 (katastrofa w Czarnobylu, projekt ITER),
biologiczne efekty napromieniowania, obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego; rozdziały 43. i 44. tomu 5. podręcznika HRW; 2h.
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 Wszechświata (Wielki Wybuch, prawo Hubble’a), jednostki Plancka, przyszłość Wszechświata; rozdział 45. tomu 5. podręcznika HRW; 2h.
W. Salejda Współpraca dr dr: J. Szatkowski, K. Sierański, K. Ryczko
