Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fizyka II
Course of study:
2015/2016
Code:
BGG-1-305-s
Faculty of:
Geology, Geophysics and Environmental Protection
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Mining and Geology
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Lankosz Marek (Marek.Lankosz@fis.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Cieślak Jakub (Jakub.Cieslak@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 rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej. GG1A_K03 Participation in a discussion
Skills
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_U09, GG1A_U02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of exercises
Knowledge
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, teorii falowej i fotonowej promieniowania elektromagnetycznego, mechaniki kwantowej. GG1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of exercises
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 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of exercises
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 rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej. + + - - - - - - - - -
Skills
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. + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, teorii falowej i fotonowej promieniowania elektromagnetycznego, mechaniki kwantowej. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki materii skondensowanej, zastosowania nowych materiałów w technice, fizyki jądrowej, oddziaływania promieniowania jonizującego z materią. + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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.-3h

  7. 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

  8. Korpuskularno-falowa struktura materii.

    Fale de Broglie’a. Doświadczenie Davissona-Germera, dyfrakcja elektronów. Zasada nieoznaczoności Heisenberga- 1h

  9. Elementy mechaniki kwantowej.

    Funkcja falowa. Cząstka swobodna. Cząstka w jamie potencjału. Efekt tunelowy.-1h

  10. 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. -2h

  11. Optyka kwantowa.

    Zjawisko fluorescencji. Emisja spontaniczna i wymuszona. Emisja spontaniczna i wymuszona. Budowa, działanie i zastosowania lasera. – 1h

  12. Elementy fizyki ciała stałego.

    Wiązania atomów w kryształach. Budowa krystalograficzna. Komórka elementarna. Sieci krystaliczne. Badania kryształów. Pasmowy model poziomów elektronów w ciele stałym. Poziomy energetyczne w metalach, izolatorach, półprzewodnikach. Półprzewodniki samoistne. Półprzewodniki domieszkowe. Dioda półprzewodnikowa. Tranzystor. 3h

  13. 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

Auditorium classes:
  1. . 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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
    - student potrafi zastosować prawa optyki falowej do rozwiązywania zadań.

  6. 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

  7. 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.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 168 h
Module ECTS credits 6 ECTS
Examination or Final test 2 h
Participation in auditorium classes 28 h
Preparation for classes 36 h
Realization of independently performed tasks 65 h
Contact hours 9 h
Participation in lectures 28 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

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 ).

Prerequisites and additional requirements:

znajomość podstaw analizy matematycznej

Recommended literature and teaching resources:

1. A. Bobrowski, „Fizyka- Krótki kurs” WNT Warszawa
2. R. Resnick, D. Halliday, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
M.Czyżycki, P.Wróbel, M.Lankosz

Confocal X-ray fluorescence micro-spectroscopy experiment in tilted geometry
Spectrochimica Acta Part B, 97 (2014) 99–104
A.Wandzilak, M.Czyżycki, P.Wróbel, M.Szczerbowska-Boruchowska, E.Radwańska, D.Adamek, M.Lankosz
The oxidation states and chemical environments of iron and zinc as potential indicators of brain tumour malignancy grade – preliminary results.
Metallomics, 5 (2013) 1547-1553
M.Lankosz, M.Grzelak, B.Ostachowicz, A.Wandzilak, M.Szczerbowska-Boruchowska, P.Wrobel, E.Radwanska, D.Adamek
Application of the total reflection X-ray fluorescence method to the elemental analysis of brain tumors of different types and grades of malignancy
Spectrochimica Acta Part B, 101 (2014) 98–105

Additional information:

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. Drugi termin zaliczenia poprawkowego musi być przed trzecim terminem egzaminu.
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 przedmiot (moduł) lub Dziekana.

Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH § 16.