Nazwa modułu: Fizyka II Rok akademicki: 2014/2015 Kod: BGG-1-202-s Punkty ECTS: 6 Wydział: Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Kierunek: Górnictwo i Geologia Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl) dr hab. inż. Cieślak Jakub (Jakub.Cieslak@fis.agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, teorii falowej i fotonowej promieniowania elektromagnetycznego, mechaniki kwantowej. GG1A_W02 Aktywność na zajęciach, Egzamin, Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki materii skondensowanej, zastosowania nowych materiałów w technice, fizyki jądrowej, oddziaływania promieniowania jonizującego z materią. GG1A_W02 Aktywność na zajęciach, Egzamin, Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń Umiejętności M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z elektryczności, magnetyzmu, optyki geometrycznej i falowej, fizyki atomowej i jądrowej. GG1A_U01, GG1A_U02, GG1A_U09 Aktywność na zajęciach, Egzamin, Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń Kompetencje społeczne M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej. GG1A_K03 Udział w dyskusji 1 / 6
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności M_U001 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, teorii falowej i fotonowej promieniowania elektromagnetycznego, mechaniki kwantowej. Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki materii skondensowanej, zastosowania nowych materiałów w technice, fizyki jądrowej, oddziaływania promieniowania jonizującego z materią. Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z elektryczności, magnetyzmu, optyki geometrycznej i falowej, fizyki atomowej i jądrowej. Kompetencje społeczne M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej. Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Elektrostatyka. Pole elektryczne. Zasada zachowania ładunku. Prawo Coulomba. Natężenie pola elektrycznego. Dipol. Strumień indukcji. Prawo Gaussa. Praca sił pola elektrycznego, napięcie, potencjał pola ładunku punktowego, powierzchnie ekwipotencjalne. Pojemność elektryczna, kondensator płaski, łączenie kondensatorów.-2h Prąd elektryczny, Natężenie i gęstość prądu. Opór elektryczny. Prawo Ohma. Opór właściwy i przewodnictwo właściwe. Siła elektromotoryczna. Prawo Ohma dla obwodu zamkniętego. Łączenie oporów. Praca i moc prądu. Prawa Kirchhoffa.-2h 2 / 6
Pole magnetyczne. Indukcja magnetyczna. Wzór Lorentza. Działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem. Dipolowy moment magnetyczny. Pole magnetyczne przewodnika z prądem. Wektor natężenia pola magnetycznego. Prawo Amper a. Solenoid. Prawo Gaussa dla pola magnetycznego. Oddziaływanie przewodników z prądem. Prawo indukcji Faraday a. Reguła Lentza. Indukcja wzajemna i własna.- 3h Fale elektromagnetyczne Energia elektryczna naładowanego kondensatora. Energia pola magnetycznego cewki. Różniczkowe równanie drgań w obwodzie LC. Drgania wymuszone i rezonans. Drgania tłumione. Wirowe pole elektryczne. Równania Maxwella w postaci całkowej. Postać różniczkowa równań Maxwella. Emisja fal elektromagnetycznych. Prędkość fali elektromagnetycznej. -2h Optyka. Widmo fal elektromagnetycznych Obraz fali elektromagnetycznej. Promieniowanie świetlne. Względna czułość oka człowieka. Współczynnik załamania światła. Odbicie i załamanie światła. Całkowite wewnętrzne odbicie. Elementy optyki geometrycznej. Soczewki sferyczne. Równanie soczewki cienkiej. Zdolność skupiająca soczewki. Obrazy wytwarzane w soczewkach. Powiększenie. Dyspersja światła. Pryzmat. Aberracja układów optycznych. Astygmatyzm. Dystorsja. -2h Optyka falowa. Interferencja światła. Doświadczenie Younga. Interferencja światła w cienkich warstwach. Interferometr Michelsona. Zastosowanie zjawiska interferencji światła w metrologii. Dyfrakcja światła. Dyfrakcja Fresnela. Dyfrakcja Fraunhofera. Siatka dyfrakcyjna szczelinowa. Podstawowe własności siatki dyfrakcyjnej. Polaryzacja światła. Prawo Malusa. Polaryzacja światła przez odbicie. Dwójłomność. Dichroizm. Zjawisko skręcenia płaszczyzny polaryzacji. Dwójłomność wymuszona. Holografia. Spójność fal świetlnych. Rozpraszanie światła. Zjawisko Dopplera w optyce.-4h Promieniowanie cieplne Założenia Plancka. Prawo Stefana-Boltzmana. Prawo przesunięć Wienna. Wzór Plancka. Doświadczalne dowody kwantowej natury światła. Efekt fotoelektryczny. Równanie Einsteina. Dualizm światła. Energia fotonu. Masa fotonu. Pęd fotonu, -2h Korpuskularno-falowa struktura materii. Fale de Broglie a. Doświadczenie Davissona-Germera, dyfrakcja elektronów. Zasada nieoznaczoności Heisenberga- 1h Elementy mechaniki kwantowej. Funkcja falowa. Cząstka swobodna. Cząstka w jamie potencjału. Efekt tunelowy.-1h Budowa atomu. Model atomu Bohra. Model kwantowy. Liczby kwantowe. Orbitalny moment pędu. Własny moment pędu-spin. Interpretacja magnetycznej liczby kwantowej. Zasada Pauliego. Układ okresowy pierwiastków. Konfiguracja elektronów w atomach. Promieniowanie rentgenowskie. Lampy rentgenowskie. Prawo absorpcji promieniowania X. Widmo promieniowania rentgenowskiego. Prawo Moseleya. -3h Optyka kwantowa. Zjawisko fluorescencji. Emisja spontaniczna i wymuszona. Emisja spontaniczna i wymuszona. Budowa, działanie i zastosowania lasera. 1h Elementy fizyki ciała stałego. Wiązania atomów w kryształach. Budowa krystalograficzna. Komórka elementarna. Sieci krystaliczne. Badania kryształów. Pasmowy model poziomów elektronów w ciele 3 / 6
stałym. Poziomy energetyczne w metalach, izolatorach, półprzewodnikach. Półprzewodniki samoistne. Półprzewodniki domieszkowe. Dioda półprzewodnikowa. Tranzystor. 3h Fizyka jądrowa. Podstawowe własności nuklidów i ich systematyka. Defekt masy. Systematyka nuklidów. Przemiany jądrowe. Rozpad alfa, beta gamma. Prawo rozpadu promieniotwórczego. Rozpad sukcesywny, szeregi promieniotwórcze. Datowanie skał, wody i materii organicznej. Oddziaływanie promieniowania z materią. Detekcja promieniowania jądrowego. Energetyka jądrowa. Zastosowania w diagnostyce medycznej i terapii -4h Ćwiczenia audytoryjne. Podstawy elektrostatyki - student potrafi wyznaczyć siłę oddziaływania między ładunkami punktowymi i nie punktowymi, - student potrafi wyznaczyć rozkład pola elektrostatycznego wokół zadanego układu ładunków z zastosowaniem prawa Gaussa i Coulomb, - student potrafi wyznaczyć pracę związaną z transportem ładunku elektrycznego w zadanym polu elektrycznym -student potrafi wyznaczyć rozkład potencjału wokół zadanego układu ładunków - student potrafi obliczyć pojemność kondensatora płaskiego i cylindrycznego, pojemność zastępczą Prąd elektryczny -student potrafi wyznaczać rezystancję przewodnika, obliczyć oporność zastępczą, -student potrafi wyznaczać natężenia prądów elektrycznych i rozkład napięcia w prostych obwodach elektrycznych. -student potrafi obliczyć pracę wykonaną przez prąd elektryczny oraz moc odbiorników Pole magnetyczne -student potrafi obliczyć siłę działającą na ładunek elektryczny poruszający się w polu magnetycznym, wyznaczyć trajektorię jego toru -student potrafi wykorzystać znajomość parawa Ampera i Biota-Savarta aby obliczyć natężenie pola magnetycznego wokół przewodnika z prądem elektrycznym. -student potrafi obliczyć siłę oddziaływania pomiędzy przewodnikami z prądem elektrycznym. -student potrafi zastosować prawo Farady a do obliczenia indukowanej siły elektromotorycznej -student potrafi rozwiązać zadania z zakresu indukcji własnej i wzajemnej Fale elektromagnetyczne - student potrafi wyznaczyć energię zgromadzoną w kondensatorze i cewce indukcyjnej, - student potrafi obliczyć częstotliwość drgań elektrycznych w obwodach RLC. -student potrafi obliczyć prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych w różnych ośrodkach Optyka geometryczna i falowa -student potrafi obliczyć współczynnik załamania światła, zastosować prawo załamania światła do rozwiązywania zadań - student potrafi obliczyć ogniskową soczewki, układu soczewek, narysować bieg promienia świetlnego w układach optycznych, obliczyć powiększenie obrazu 4 / 6
- student potrafi zastosować prawa optyki falowej do rozwiązywania zadań. Fizyka atomowa - student potrafi wyznaczyć energię fotoelektronu, obliczyć pęd, energię i masę relatywistyczną fotonu. - student potrafi wyznaczyć energie wiązania elektronu w atomie, orbitalny moment pędu, obliczyć energię fotonu emitowanego przez wzbudzone atomy Fizyka jądrowa: - student potrafi wyznaczyć energię wiązania nukleonów w jądrze, gęstość materii jądrowej, energię uwolnioną w reakcjach rozszczepienia i syntezy -student potrafi zastosować prawo rozpadu promieniotwórczego do obliczenia aktywności izotopu. -student potrafi zastosować prawa rozpadu promieniotwórczego do obliczania wieku obiektów geologicznych -student potrafi zastosować prawa absorpcji promieniowania jądrowego. Sposób obliczania oceny końcowej Ocena z ćwiczeń audytoryjnych ( C ) obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z przeprowadzonych kolokwiów i aktywności na ćwiczeniach) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena z egzaminu ( E ) obliczana jest następująco: procent uzyskanych punktów (suma z odpowiedzi na pytania egzaminacyjne) przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena końcowa ( OK ) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu ( E ) i z ćwiczeń rachunkowych ( C ): OK = 0.5 x E + 0.5 x C Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej ( OK ) wymaga uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych ( C ) i egzaminu ( E ). Wymagania wstępne i dodatkowe znajomość podstaw analizy matematycznej Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.A. Bobrowski, Fizyka- Krótki kurs WNT Warszawa 2.R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, tom 1 i 2, WNT Warszawa Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Z uwagi na konieczność zapewnienia efektów kształcenia niezbędny jest egzamin pisemny. Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczenia audytoryjnych: Nieobecność na jednych ćwiczeniach zajęciach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału. Nieobecność na więcej niż jednych ćwiczeniach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później niż w ostatnim tygodniu trwania zajęć. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa ćwiczenia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości wyrównania zaległości. Zasady zaliczania ćwiczeń audytoryjnych: podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczania. Student, który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne, może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do prowadzącego 5 / 6
przedmiot (moduł) lub Dziekana. Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH 16. Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Przygotowanie do zajęć Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Udział w wykładach Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 2 godz 30 godz 38 godz 70 godz 10 godz 30 godz 180 godz 6 ECTS 6 / 6