Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fizyka II
Course of study:
2015/2016
Code:
BIT-1-202-s
Faculty of:
Geology, Geophysics and Environmental Protection
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Applied Computer Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Duliński Marek (marek.dulinski@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Duliński Marek (marek.dulinski@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 samokształcenia, ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy IT1A_K01 Participation in a discussion
Skills
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, termodynamiki, elektrostatyki IT1A_U06, IT1A_U01 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 i oddziaływań fundamentalnych IT1A_W02, IT1A_W08 Activity during classes,
Examination,
Test
M_W002 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, fizyki atomowej i jądrowej IT1A_W02, IT1A_W08 Activity during classes,
Examination,
Test
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 samokształcenia, ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi wykorzystać poznane zasady i metody fizyki oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z mechaniki, termodynamiki, elektrostatyki + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki klasycznej i współczesnej, na temat ogólnych zasad fizyki, wielkości fizycznych i oddziaływań fundamentalnych + + - - - - - - - - -
M_W002 Student ma uporządkowaną wiedzę z elektryczności, magnetyzmu, optyki, fizyki atomowej i jądrowej + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

1. Stały prąd elektryczny.
Natężenie i gęstość prądu elektrycznego. Opór i opór właściwy. Opór zastępczy. Prawo Ohma. Straty cieplne. Prawa Kirchhoffa. Siła elektromotoryczna.
2. Obwody prądu stałego.
Proste i złożone obwody prądu stałego. Drgania obwodu RC.
3. Pole magnetyczne A.
Siła działająca na ładunek elektryczny w polu magnetycznym. Indukcja i natężenie pola magnetycznego. Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem i solenoidu. Efekt Halla.
4. Pole magnetyczne B..
Ładunki krążące po orbitach. Zasada działania cyklotronu i spektrometru mas. Prawo Ampera. Indukcja magnetyczna wokół przewodnika z prądem. Oddziaływanie dwóch równoległych przewodników z prądem – definicja ampera. Prawo Biota-Savarta.
5. Indukcja elektromagnetyczna.
Strumień wektora indukcji magnetycznej. Prawo Faradaya. Reguła Lenza. Indukcyjność. Drgania obwodu LR.
6. Równania Maxwella.
Indukowane pola magnetyczne. Prąd przesunięcia. Równania Maxwella.
7. Fale elektromagnetyczne.
Prędkość światła. Światło a widmo elektromagnetyczne. Energia i pęd fal elektromagnetycznych. Ciśnienie światła. Linia transmisyjna. Równanie falowe dla fal elektromagnetycznych.
8. Optyka geometryczna i falowa.
Odbicie i załamanie światła. Całkowite wewnętrzne odbicie. Prawo Sneliusa. Zasada Huyghensa. Zasada Fermata.
9. Interferencja i dyfrakcja fal elektromagnetycznych.
Doświadczenie Younga. Interferencja w cienkich warstwach – pierścienie Newtona. Interferometr optyczny. Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera. Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie. Siatki dyfrakcyjne. Dyfrakcja promieni X – prawo Bragga.
10. Polaryzacja światła.
Polaryzacja liniowa. Prawo Malusa. Polaryzacja przez odbicie. Dwójłomność.
11. Światło a fizyka kwantowa.
Widmowa zdolność emisyjna. Promieniowanie ciała doskonale czarnego. Prawo przesunięć Wiena. Prawo Plancka. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. Efekt Comptona. Granice stosowalności fizyki klasycznej.
12. Modele atomu.
Model Thompsona. Model Rutherforda. Liniowe widma atomowe. Model Bohra.
13. Fale i cząstki. Równanie Schrodingera.
Fale materii de Broglie’a. Równanie Schrodingera. Funkcje falowe – interpretacja Borna. Liczby kwantowe. Zasada odpowiedniości. Zasada nieoznaczoności Heisenberga.
14. Atomy wieloelektronowe.
Zasada Pauliego. Reguła Hunda. Konfiguracje elektronowe pierwiastków i ich własności chemiczne. Układ okresowy pierwiastków.
15. Fizyka jądrowa.
Rozmiary jąder atomowych. Gęstość materii jądrowej. Charakterystyka sił jądrowych. Ścieżka nuklidów trwałych. Oddziaływanie nukleon-nukleon. Energia wiązania jądra. Podstawowe rozpady i reakcje jądrowe. Prawo rozpadu promieniotwórczego.
16. Energia jądrowa.
Materiały rozszczepialne. Niekontrolowane i kontrolowane reakcje rozszczepienia jąder. Synteza termojądrowa. Źródła energii gwiazd.
17. Metody datowania izotopowego obiektów archeologicznych i geologicznych.
Ogólne założenia stosowalności metod izotopowych w geochronologii. Metoda radiowęglowa, potasowo-argonowa, stosunku aktywności 230Th/234U, metody uranowo-ołowiowe.

Auditorium classes:

1. Stały prąd elektryczny i obwody prądu stałego (obliczanie rezystancji przewodnika o zadanych parametrach materiałowych i geometrycznych w określonych warunkach termicznych, wyznaczanie rezystancji zastępczej prostego obwodu, rozwiązywanie prostych obwodów elektrycznych, obliczanie pracy, mocy prądu elektrycznego i wielkości efektów cieplnych towarzyszących jego przepływowi.
2. Pole magnetyczne (obliczanie siły działającej na ładunek elektryczny w polu magnetycznym, określenie jej kierunku oraz zwrotu i toru ruchu ładunku, w oparciu o prawo Ampera wyznaczanie indukcji pola magnetycznego pochodzącego od prostych układów przewodników, opis ilościowy wzajemnego oddziaływania przewodników z prądem, zastosowanie prawo Biota-Savarta do wyznaczenia indukcji magnetycznej w sąsiedztwie prostych układów przewodników).
3. Indukcja elektromagnetyczna (wykorzystanie prawa Faraday’a do wyznaczenia indukowanej siły elektromotorycznej w prostych układach geometrycznych przewodników, zastosowanie reguły Lenza do określania kierunku indukowanych prądów elektrycznych, wyznaczanie indukcyjności dla określonej geometrii przewodników).
4. Fale elektromagnetyczne i optyka geometryczna (obliczanie parametrów geometrycznych zjawisk odbicia (w tym całkowitego) oraz załamania światła, obliczanie zmiany biegu promieni świetlnych przy przejściu przez proste układy optyczne).
5. Interferencja i dyfrakcja fal elektromagnetycznych. Polaryzacja światła (zastosowanie teorii do określania parametrów prostych układów interferencyjnych – cienkie warstwy, interferometr, obliczanie parametrów obrazów interferencyjnych i dyfrakcyjnych z jednej i dwóch szczelin, obliczanie parametrów obrazu dyfrakcyjnego dla zadanych parametrów siatki dyfrakcyjnej, opis matematyczny zjawiska dyfrakcji promieni X na strukturach periodycznych, określenie parametrów niezbędnych do uzyskania promienia spolaryzowanego w wyniku odbicia).
6. Światło a fizyka kwantowa (zastosowanie w odniesieniu do prostych problemów teorii promieniowania ciała doskonale czarnego, prawo przesunięć Wiena, prawo Plancka, określenie parametrów zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego: praca wyjścia, energia elektronów, energia fali elektromagnetycznej oraz zjawiska Comptona: przesunięcie komptonowskie).
7. Modele atomu (wyznaczanie energii poszczególnych poziomów energetycznych w atomie wodoru, obliczanie energii, częstotliwości pochłanianych i emitowanych kwantów gamma przez atom wodoru.
8. Fale i cząstki. Równanie Schrodingera (przypisanie długość fal de Broglie’a cząstkom materialnym o zadanych parametrach, zastosowanie zasady nieoznaczoności Heisenberga do określania rozmycia położenia, pędu, energii i czasu dla konkretnych warunków obserwacji cząstek).
9. Atomy wieloelektrodowe (konfiguracja elektronowa dowolnego atomu, w oparciu o konfigurację elektronową wyciąganie wniosków co do właściwości chemicznych danego pierwiastka).
10. Fizyka jądrowa (obliczanie energii wiązania wybranych jąder atomowych, zastosowanie prawa rozpadu promieniotwórczego do obliczeń aktywności danego izotopu w czasie oraz do opisu rozpadu sukcesywnego w układzie trójskładnikowym).
11. Energia jądrowa (oszacowanie ilości energii możliwą do otrzymania z jednostkowej masy paliwa rozszczepialnego i porównanie jej z ilościami otrzymywanymi ze spalania paliw kopalnych oraz z tzw. źródeł odnawialnych, oszacowanie ilości energii możliwej do otrzymania w wyniku kontrolowanej syntezy termojądrowej z jednostkowej masy wodoru, obliczanie ilości spalanego wodoru w jednostce czasu w średniej wielkości gwieździe – Słońce).
12. Metody datowania izotopowego obiektów archeologicznych i geologicznych (wykonywanie przybliżonych rachunków wyznaczających wiek obiektów w oparciu o podane dane pomiarowe w metodzie radiowęglowej, torowo-uranowej oraz uranowo-ołowiowej).

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 146 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in auditorium classes 28 h
Realization of independently performed tasks 60 h
Preparation for classes 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Zaliczenie ćwiczeń następuje w oparciu o ocenę, w skład której wchodzą poszczególne oceny z odpowiedzi ustnych (OU) i kolokwiów (K). Ocena końcowa (OK) z ćwiczeń audytoryjnych obliczana jest jako średnia ważona poszczególnych składowych wg wzoru:

OK = (NK0,6 x K + NOU0,4 x OU)/( NK0,6 + NOU0,4)
gdzie NK i NOU oznaczają odpowiednio ilość ocen z kolokwiów i odpowiedzi ustnych.

Ocena końcowa przedmiotu jest średnią arytmetyczną oceny końcowej z ćwiczeń oraz oceny z egzaminu

Prerequisites and additional requirements:

- znajomość podstaw analizy matematycznej,
- zaliczony kurs Fizyka I

Recommended literature and teaching resources:

R. Resnick, D. Halliday. Fizyka. PWN, wyd. 1975.
Sz. Szczeniowski. Fizyka doświadczalna. cz. I-V, PWN 1963.
M.S. Cedrik. Zadania z fizyki. PWN 1981.
S.U. Gonczarenko. Zadania z fizyki. WNT 1972.
S. Striełkow, I. Elcin, I. Jakowlew. Zbiór zadań z fizyki. PWN 1963.
D. I. Sacharow. Zbiór zadań z fizyki. Państwowe Z-dy Wyd. Szkolnych, 1968.
W. Hajko. Fizyka w przykładach. WNT 1967.

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

udział „teoretycznych” punktów ECTS: 5

Zasady zaliczania przedmiotu:
1. Ćwiczenia audytoryjne są obowiązkowe.
2. Student, który opuścił 3 zajęcia (ćwiczenia) bez usprawiedliwienia nie otrzymuje zaliczenia i traci prawo do kolokwium poprawkowego.
3. Maksymalna ilość usprawiedliwionych nieobecności w semestrze wynosi 4.
3. Usprawiedliwione nieobecności na trzecich i czwartych zajęciach ćwiczeniowych w semestrze muszą być zaliczone w formie kolokwium sprawdzającego z materiału przerabianego na opuszczonych zajęciach.
4. Nieobecność usprawiedliwiona na 5 i więcej zajęciach skutkuje brakiem zaliczenia niezależnie od ocen uzyskanych w semestrze. W tym przypadku student musi zaliczyć materiał semestralny w formie kolokwium poprawkowego jednakże pod warunkiem, że legitymuje się średnią arytmetyczną ocen większą od 2,50.
5. Wyniki I oraz II kolokwium poprawkowego są traktowane jak zwykłego kolokwium w semestrze a ocena końcowa jest obliczana wg wzoru podanego wyżej. Jeśli jest ona poniżej 3,0 ale ocena z kolokwium poprawkowego jest pozytywna, student otrzymuje zaliczenie na poziomie 3,0.
6. Student ma prawo do trzykrotnego przystąpienia do egzaminu. Jednak w pierwszym terminie poprawkowym nie może uzyskać oceny wyższej niż 4,0 a w II terminie – oceny wyższej niż 3,0.