Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Physics II
Course of study:
2012/2013
Code:
DGK-1-202-s
Faculty of:
Mining Surveying and Environmental Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Geodesy and Cartography
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. Wolny Janusz (wolny@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. Wolny Janusz (wolny@fis.agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student potrafi realizować projekty/zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. GK1A_K05, GK1A_K01 Report,
Execution of laboratory classes,
Examination
Skills
M_U001 Student potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności: potrafi zbudować prosty układ pomiarowy z wykorzystaniem standardowych urządzeń pomiarowych, zgodnie z zadanym schematem i specyfikacją, potrafi wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich, potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników pomiarów i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej. GK1A_U16, GK1A_U08 Report,
Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi rozwiązać proste zadania z elektromagnetyzmu, optyki i fizyki współczesnej GK1A_U09 Activity during classes,
Examination,
Test
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych GK1A_W01, GK1A_W03 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W002 Student ma uporządkowaną wiedzę z fizyki ogólnej, a w szczególności z elektryczności i magnetyzmu, optyki i fizyki współczesnej GK1A_W01, GK1A_W03 Activity during classes,
Examination,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W004 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania. GK1A_W12 Activity during classes,
Examination,
Report,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student potrafi realizować projekty/zadania zespołowe, współpracować w grupie realizując swoją część zadania. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi przeprowadzić podstawowe pomiary fizyczne oraz opracować i przedstawić ich wyniki, w szczególności: potrafi zbudować prosty układ pomiarowy z wykorzystaniem standardowych urządzeń pomiarowych, zgodnie z zadanym schematem i specyfikacją, potrafi wyznaczyć wyniki i niepewności pomiarów bezpośrednich i pośrednich, potrafi dokonać oceny wiarygodności wyników pomiarów i ich interpretacji w kontekście posiadanej wiedzy fizycznej. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi rozwiązać proste zadania z elektromagnetyzmu, optyki i fizyki współczesnej + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych, oddziaływań fundamentalnych + + + - - - - - - - -
M_W002 Student ma uporządkowaną wiedzę z fizyki ogólnej, a w szczególności z elektryczności i magnetyzmu, optyki i fizyki współczesnej + + + - - - - - - - -
M_W004 Student ma wiedzę na temat zasad przeprowadzania i opracowania wyników pomiarów fizycznych, rodzajów niepewności pomiarowych i sposobów ich wyznaczania. - - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Pole elektryczne

    1. Teoria pola: gradient, dywergencja, rotacja, twierdzenia Stokesa. Elektrostatyka: prawo Coulomba.

    2. Prawo Gaussa – postać całkowa (powierzchnia sferyczna, jednorodnie naładowana kula, liniowy rozkład ładunku, nieskończona płaszczyzna). Różniczkowa postać prawa Gaussa. Potencjał elektryczny (równanie Poissona i Laplace’a).

    3. Rozkład ładunku na powierzchni przewodnika. Dipol elektryczny. Metoda obrazów. Kondensatory: pojemność, energia, łączenia. Dielektryki: wektory polaryzacji i indukcji, zachowanie pól na granicy ośrodków. Energia pola elektrycznego.

  2. Prąd elektryczny i pole magnetyczne

    4. Prąd elektryczny: gęstość prądu, równanie ciągłości. Prawo Ohma (wersja makroskopowa i mikroskopowa). Prawa elektrolizy. Przewodnictwo w gazach. Opór zastępczy. Prawa Kirchhoffa. Obwody RC: ładowanie i rozładowanie kondensatora przez opór.

    5. Pole magnetyczne – idea wyprowadzenia pola magnetycznego. Pole elektromagnetyczne. Siła Lorentza. Prawo Ampera. Prawo Biota-Savarta (przykłady zastosowania). Ruch ładunku w polu magnetycznym. Efekt Halla.

    6. Prawo indukcji Faraday’a (postać całkowa i różniczkowa). Indukcja własna i wzajemna. Gęstość energii pola magnetycznego. Obwody RLC.

  3. Fale elektromagnetyczne. Optyka

    7. Prawo Ampera-Maxwella. Magnetyki. Równania Maxwella – postać różniczkowa i całkowa. Fale elektromagnetyczne – równanie falowe dla wektora E i B. Fala płaska, harmoniczna. Wektor Poyntinga.

    8. Fala na granicy ośrodków – prawo odbicia i prawo załamania. Współczynnik odbicia dla prostopadłego padania. Całkowite wewnętrzne odbicie. Polaryzacja przez odbicie. Przyrządy optyczne: zwierciadła, soczewki, pryzmat.

    9. Interferencja światła: płytka równoległościenna. Strefy Fresnela. Dyfrakcja na szczelinie. Kryterium Rayleigha zdolności rozdzielczej dla szczeliny

    10. Siatka dyfrakcyjna: widmo, zdolność rozdzielcza. Podwójne załamanie światła. Polaryzacja światła: przez odbicie, polaroidy. Prawo Malusa. Lasery. Holografia.

  4. Wstęp do mechaniki kwantowej i fizyki jądrowej

    11. Wstęp do mechaniki kwantowej: promieniowanie termiczne (rozkład Plancka, prawo Stefana-Boltzmana, prawo Wiena, promieniowanie reliktowe). Teoria Bohra układów wodoropodobnych. Doświadczenie Franka-Hertza. Serie widmowe.

    12. Fotony: zjawisko fotoelektryczne, efekt Comptona, wytwarzanie promieniowania X, kreacja i anihilacja par. Prawo absorpcji. Cząstki materialne – fale de Broglie’a: doświadczenie Davissona-Germera. Mikroskop elektronowy.

    13. Mechanika falowa Schrödingera. Zasady odpowiedniości, komplementarności i superpozycji. Równanie własne operatora: funkcje własne i wartości własne. Przedstawienie Schrödingera. Skok potencjału. Tunelowanie przez barierę potencjału (rozpady promieniotwórcze). Nieskończona studnia potencjału.

  5. Wstęp do mechaniki statystycznej

    14. Mechanika statystyczna: stan równowagi, fluktuacje. Mikroskopowa definicja temperatury i entropii. Rozkład kanoniczny. Maxwellowski rozkład prędkości Potencjały termodynamiczne – definicje i przykłady zastosowania.

    15. Fermiony i bozony. Statystyki kwantowe. Statystyka klasyczna i granice jej zastosowania. Gęstości stanów.

Auditorium classes:
Ćwiczenia rachunkowe do wykładu

Rozwiązywanie zadań z eletromagnetyzmu, optyki oraz fizyki współczesnej do kolejnych wykładów

Laboratory classes:
Zestaw ćwiczeń laboratoryjnych

1. Szacowanie niepewności w pomiarach laboratoryjnych
2. Wahadło fizyczne
3. Moduł Younga
4. Interferencja fal akustycznych
5. Mostek Wheatstone’a
6. Kondensatory (przenikalność dielektryczna)
7. Elektroliza
8. Busola stycznych
9. Współczynnik załamania światła dla ciał stałych
10. Soczewki
12. Dozymetria promieniowania gamma

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 180 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 58 h
Examination or Final test 2 h
Participation in auditorium classes 15 h
Participation in laboratory classes 15 h
Preparation for classes 45 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena średnia z egzaminu oraz zaliczenia ćwiczeń rachunkowych i laboratorium.

Prerequisites and additional requirements:

znajomość podstaw analizy matematycznej i statystyki matematycznej

Recommended literature and teaching resources:

1. J. Wolny, “Podstawy fizyki w zadaniach”, Wyd. AGH, Wyd. JAK (2011)
2. Z. Kąkol „Fizyka” – wykłady z fizyki,
3. Z. Kąkol, J. Żukrowski „e-fizyka” – internetowy kurs fizyki,
Pozycje 2-3 dostępne ze stron: http://home.uci.agh.edu.pl/~kakol/; http://open.agh.edu.pl
4. J. Wolny (red.) „Zeszyt A1 do ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki”, http://www.fis.agh.edu.pl/zdf/zeszyt.pdf
5. Materiały pracowni fizycznej Wydz. Fizyki i Informatyki Stosowanej: Opisy ćwiczeń, Pomoce dydaktyczne, http://www.fis.agh.edu.pl/~pracownia_fizyczna/index.php?p=cwiczenia,
6. R. Resnick, D. Halliday, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa,
7. J. Orear, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None