Plik 0 - Instytut Fizyki

Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Wykład FIZYKA II
Wprowadzenie
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej
http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
LITERATURA
Literatura podstawowa: (Jednolity Kurs Fizyki)
1) Dawid HALLIDAY, Robert RESNICK, Jearl WALKER
Podstawy fizyki T. 1-5, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa
2003
Literatura pomocnicza:
2. J. Walker, Podstawy fizyki. Zbiór zadań, PWN, Warszawa 2005.
3. J. Massalski, M. Massalska, Fizyka dla inżynierów, cz. I i cz. II, WNT,
Warszawa 2008.
4. J. Orear, Fizyka, t. I i II, WNT, Warszawa 2008.
5. R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, Feynmana wykłady z fizyki, T. 1,
cz.1; T.1. cz.2; T. 2, cz. 1; T. 2, cz. 2, T. 3 — dotyczy mechaniki kwantowej;
PWN, Warszawa 2005-7.
6. R. Eisberg, R. Resnick, Fizyka kwantowa atomów, cząsteczek, ciał stałych,
jader i cząstek elementarnych, Wyd. PWN, Warszawa 1983.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
PROGRAM WYKŁADU
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 – 4h.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
PROGRAM WYKŁADU
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.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
PROGRAM WYKŁADU
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
soczewek – 2h.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
PROGRAM WYKŁADU
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.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
PROGRAM WYKŁADU
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 układ 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.
Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
PROGRAM WYKŁADU
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 magnetycznego – 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 Wszechświat (Wielki Wybuch, prawo Hubble’a), jednostki Plancka,
przyszłość Wszechświata – 2h.