WIP studia 2 stopnia MD-MP i MD-A0 Wybrane zagadnienia z fizyki

WIP studia 2 stopnia MD-MP i MD-A0
Wybrane zagadnienia z fizyki współczesnej
sem. zimowy 2015/2016
Uwaga: Na kolokwium można się posługiwać własnoręcznie sporządzoną notatką na kartce A4 zapisanej po obu stronach. Wszelkie wzory, stałe
fizyczne i inne informacje mogą być zapisane pismem odręcznym. Notatka musi być podpisana na środku kartki przez właściciela + wolne pole
na podpis wykładowcy. Notatkę należy przedstawić do akceptacji przy wpisywaniu się na listę. Wszelkie inne pomoce i ściągi, materiały
drukowane lub powielane są niedozwolone, jak również korzystanie z telefonów, tabletów, komputerów i innych urządzeń informatycznych.
Zagadnienia objęte kolokwium 1:
1. Postulaty szczególnej teorii względności, znaczenie prędkości światła. Transformacja Lorentza.
2. Względność jednoczesności. Zegar świetlny, czas własny, dylatacja czasu.
3. Zdarzenia, czasoprzestrzeń, interwał zdarzeń. Wykresy czasoprzestrzenne, linia świata cząstki, stożek świetlny.
4. Transformacja Lorentza na wykresie czasoprzestrzennym. Skrócenie długości. Relatywistyczne dodawanie prędkości.
5. Dynamika klasyczna a relatywistyczna. Relatywistyczna definicja pędu i energii, energia spoczynkowa, energia kinetyczna.
6. Transformacja pędu i energii. Niezmienniki transformacji Lorentza: masa spoczynkowa, czas własny.
7. Równoważność masy i energii. Zderzenie niesprężyste – wzrost masy.
8. Zderzenie dwu cząstek, opis w układzie środka masy i w układzie, w którym jedna z cząstek spoczywa. Energia dostępna.
9. Materia w różnej skali odległości. Odkrycie jądra atomu. Rozmiary jąder, gęstość materii jądrowej.
10. Składniki jądra atomowego - nukleony (protony i neutrony), liczba atomowa, liczba masowa. Izotopy, izobary, izotony.
11. Mapa nuklidów: jądra stabilne i podlegające rozpadom. Nadwyżka liczby neutronów w jądrach ciężkich.
12. Odchylenie masy jąder atomowych, energia wiązania. Zależność energii wiązania na jeden nukleon od masy jądra.
13. Prawo rozpadu promieniotwórczego, stała rozpadu, średni czas życia, czas połowicznego rozpadu.
14. Rozpad α, energia rozpadu, zapis reakcji rozpadu, emisja cząstki α jako kwantowe tunelowanie przez barierę potencjału.
15. Rozpad β, rozpad swobodnego neutronu, ciągły rozkład energii emitowanych elektronów, neutrino i antyneutrino, rozpad β+ pozyton, wychwyt elektronu.
16. Przemiana γ - jądra w stanie wzbudzonym, energie fotonów γ.
17. Promieniotwórczość naturalna, łańcuchy promieniotwórcze.
18. Oddziaływanie z materią cząstek naładowanych. Zdolność jonizacji i zasięg w powietrzu promieniowania α i β.
19. Oddziaływanie z materią promieniowania γ: zjawisko fotoelektryczne, efekt Comptona, tworzenie par elektron-pozyton.
20. Ochrona przed promieniowaniem. Dawki promieniowania. Osłony radiacyjne. Typowe dawki od źródeł naturalnych i
w badaniach medycznych.
21. Szkodliwość biologiczna promieniowania jonizującego. Dawki dopuszczalne.
22. Datowanie metodą izotopową, metoda radiowęglowa 14C, metody oznaczania wieku skal. Znaczniki radioaktywne.
23. Model kroplowy jądra , przyczynki do energii wiązania: siły jądrowe, oddziaływanie elektromagnetycznego, parzystość.
24. Przewidywanie stabilności nuklidów ze względu na rozpady α i β. Rozpady β jąder o parzystej i nieparzystej liczbie masowej.
25. Reakcje jądrowe, energia reakcji. Reakcje z cząstkami naładowanymi, wychwyt neutronu.
26. Rozszczepienie jądra, wzbudzenie neutronami termicznymi lub prędkimi, produkty rozszczepienia.
27. Reakcja łańcuchowa, bilans neutronów w reaktorze, współczynnik mnożenia, stan krytyczny.
28. Rdzeń reaktora jądrowego, paliwo jądrowe, spowalniacz (moderator) neutronów, pręty sterujące.
29. Rodzaje reaktorów jądrowych: z moderatorem grafitowym, wodny wrzący BWR, wodny ciśnieniowy PWR, ciężkowodny
ciśnieniowy, powielający paliwo jądrowe (breeder). Reaktory 3 i 4 generacji, konstrukcje bezpieczne i zintegrowane.
30. Energetyka jądrowa - od rudy uranu do zabezpieczania odpadów promieniotwórczych, zagrożenia i ograniczanie ryzyka.
31. Wytwarzanie izotopów promieniotwórczych, odpady promieniotwórcze: produkty rozszczepienia, aktynowce.
32. Synteza termojądrowa, synteza helu w cyklu protonowym w jądrze Słońca.
33. Możliwości kontrolowanej syntezy jądrowej, reakcje deuter-deuter i deuter-tryt, utrzymywanie plazmy magnetyczne lub
inercyjne, kryterium Lawsona.
34. Broń jądrowa: masa krytyczna, bomba atomowa – rozszczepienie jąder 235U lub 239Pu, bomba termojądrowa (wodorowa).
Podręczniki:
1. P.A. Tipler, R.A. Llewellyn. Fizyka współczesna, PWN, 2011.
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, PWN 2003, 2011, tom 4 i 5.
3. Jay Orear, Fizyka, WNT 1994 - 2008, tom 1 i 2.
4. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy fizyki, Oficyna Wydawnicza PW, 1997 - 2014.
5. E. Skrzypczak, Z. Szefliński, Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych, PWN 2002.
Przykładowe pytania i zadania do wykładów 1-7 na stronie internetowej w zestawach P1, P2, P3, P4i5, P6, P7.