Egzamin z fizyki

Tematy obowiązujące na egzaminie z Fizyki dla grup E4Y#S1
Mechanika. Drgania. Fale. Elektryczność. Magnetyzm.
1. Opis ruchu punktu materialnego w ruchu prostoliniowym. Podaj definicje wektora położenia, przemieszczenia,
prędkości i przyspieszenia. Wyprowadź wyrażenie na prędkość i położenie ciała w funkcji czasu dla ruchu
prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego przyjmując dla t = 0 x = x0 i v = 0.
2. Podaj prawa zachowania energii mechanicznej i zachowania pędu. Podaj warunki spełnienia tych zasad. Ciało o
masie m i prędkości v zderza się sprężyście ze spoczywającym ciałem o takiej samej masie 2m. Jaka jest prędkość
ciał po zderzeniu?
3. Opis ruch po okręgu o promieniu r ciała o masie m. Definicja momentu pędu. Zasada zachowania momentu pędu.
Ruch obrotowy bryły sztywnej o momencie bezwładności I. Jak zmieni się prędkość kątowa tarczy o promieniu r
i o momencie bezwładności I, jeśli człowiek o masie m przejdzie z jej brzegu do środka?
4. Wielkości charakteryzujące swobodny oscylator harmoniczny – opis graficzny i matematyczny. Równanie
różniczkowe drgań. Wykazać, że drgania masy M zawieszonej na sprężynie o współczynniku sprężystości k są
harmoniczne. Wyznaczyć częstotliwość kołową i okres tych drgań.
5. Analiza drgań tłumionych. Wielkości charakteryzujące drgania tłumione. Wykazać, że logarytmiczny dekrement
tłumienia  = T. Drgania wymuszone. Zależność amplitudy drgań od częstotliwości siły wymuszającej. Kiedy
zachodzi i na czym polega zjawisko rezonansu w przypadku drgań wymuszonych.
6. Właściwości fal biegnących. Matematyczny opis zaburzenia. Definicje: fali płaskiej, amplitudy, fazy, częstości,
liczby falowej, długości fali, fali podłużnej i poprzecznej. Wyprowadź wyrażenie na falę powstałą w wyniku
superpozycji dwóch jednakowych fal rozchodzących się w przeciwnych kierunkach. Omów właściwości tej fali.
7. Właściwości pola elektrostatycznego. Wyjaśnić pojęcie strumienia pola. Podać prawo Gaussa i wyznaczyć, przy
jego pomocy natężenie pola elektrostatycznego w odległości a od nieskończenie długiego przewodnika
naładowanego ze stałą gęstością liniową λ.
8. Właściwości pola magnetycznego. Podać prawo Ampera i wyznaczyć przy jego pomocy indukcję B w odległości r
od nieskończenie długiego przewodnika przez który płynie prąd o natężeniu I.
9. Indukcja elektromagnetyczna, prawo Faradaya i reguła Lenza. Trzy zasadnicze sposoby uzyskiwania indukowanej
siły elektromotorycznej. Oblicz SEM i wskaż kierunek prądu w kołowym przewodniku o promieniu r, jeżeli
indukcja pola magnetycznego jest prostopadła do powierzchni koła i maleje wykładniczo z czasem B=B 0e-at.
10. Czym różni się optyka geometryczna od optyki falowej. Interferencja fal od dwóch źródeł. Dyfrakcja światła.
Polaryzacja światła. Wyprowadź wyrażenie na kąt przy którym następuje wzmocnienie interferencyjne od dwóch
źródeł światła spójnego o długości λ. Odległość pomiędzy źródłami d.
Fale elektromagnetyczne. Dualizm korpuskularno falowy. Fizyka kwantowa. Fizyka ciała stałego.
11. Równania Maxwella w postaci całkowej. Opisz jakie zjawisko przedstawiają. Co to jest fala elektromagnetyczna?
Jak powstaje? Propagacja fal EM. Widmo fal elektromagnetycznych (jakie znasz fale elektromagnetyczne?).
12. Źródła promieniowania - przykłady. Prawa promieniowania ciała doskonale czarnego. Emisja spontaniczna i
wymuszona. Budowa i zasada działania lasera.
13. Podać i wyjaśnić zjawiska świadczące o kwantowej naturze światła. Co to są fale materii? Ile wynosi długość fali
elektronu o masie m i prędkości v. Na czym polegało doświadczenie Davissona-Germera. Wyjaśnij pojęcie dualizmu
korpuskularno-falowego.
14. W jaki sposób opisujemy zachowanie się cząstek w mechanice kwantowej. Fizyczny sens funkcji falowej.
Właściwości cząstek kwantowych na przykładzie cząstki znajdującej się w studni potencjału? Wyjaśnić na czym
polega efekt tunelowy - przykłady.
15. Kwantowy opis budowy atomu wodoru. Przedstawić liczby kwantowe i wielkości fizyczne jakie określają. Atomy
wieloelektronowe. Omówić wpływ zakazu Pauliego na obsadzanie poziomów energetycznych w atomach.
16. Co to jest sieć krystaliczna. Jakie znasz układy krystalograficzne. Elementy symetrii komórki elementarnej. Podaj
przykład struktury krystalicznej wybranego kryształu. Omów defekty sieci krystalicznej oraz podstawowe typy
wiązań atomów.
17. Statystyczny opis elektronów w ciele stałym. Wyjaśnij pojęcia: gaz doskonały, przestrzeń fazowa, trajektoria fazowa,
gęstość stanów, statystyczne i całkowite funkcje rozkładu, poziom Fermiego w metalach. Jak wyznaczamy wartość
średnią prędkości cząstek opisanych całkowitą funkcją rozkładu N(v)?
18. Co to jest pasmo energetyczne i jak powstaje? Jaki jest wpływ kształtu i obsadzenia pasm energetycznych na podział
ciał stałych? Pojęcie masy efektywnej. Pojecie dziury. Masa efektywna elektronów i dziur.
19. Półprzewodnik samoistny i półprzewodnik domieszkowany. Ruchliwość nośników. Wyjaśnić i uzasadnić różnicę
pomiędzy przewodnictwem metali i półprzewodników. Jak zmienia się ono z temperaturą (wykres)?
20. Przemiany i reakcje jądrowe syntezy i rozpadu. Podaj prawo rozpadu promieniotwórczego (wór i wykres).
Wychodząc z prawa rozpadu promieniotwórczego obliczyć czas połowicznego rozpadu jeśli stała rozpadu wynosi λ.