Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
EIT-2-102-SY-s
Name:
Monographic lectures on physics
Faculty of:
Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Biomedical Engineering
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Systemy inteligentne
Field of study:
Computer Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. Adamowski Janusz (adamowski@fis.agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. Adamowski Janusz (adamowski@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 Dostrzega konieczność posiadania wiedzy w zakresie fizyki kwantowej do opisu działania przyrządów współczesnej techniki. IT2A_W02, IT2A_K02 Examination
M_K002 Student rozumie koniecznośc zdobywania wiedzy z zakresu nauk podstawowych, która będzie pomocna w jego karierze zawodowej jako inżyniera. IT2A_W02, IT2A_K02 Examination
M_K003 Student jest przygotowany w oparciu o znajomość zjawisk fizycznych do podjęcia pracy w zakresie nowych technologii informacyjnych. IT2A_K02 Examination
Skills
M_U001 Umie określić stosowalność praw mechaniki kwantowej do rozwiązywania problemów zaawansowanych technologii. IT2A_W02 Examination
M_U002 Student zna przydatność programów komputerowych wspomagających eksperymenty fizyczne. IT2A_W02 Examination
M_U003 Student zna przydatność narzędzi programowania do symulacji zjawisk fizycznych i procesów technologicznych. IT2A_W02, IT2A_U12, IT2A_K02 Examination
M_U004 Rozumie działanie wybranych współczesnych urządzeń wykorzystujących zjawiska kwantowe. IT2A_W02 Examination
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie znaczenie fizyki jako nauki przyrodniczej, rozumie rolę fizyki współczesnej w technice obecnej i przyszłej, rozumie znaczenie fizyki kwantowej i fizyki ciała stałego w technologiach informacyjnych. IT2A_W02 Examination
M_W002 Dysponuje aktualną wiedzą na temat zjawisk fizycznych i fundamentalnych oddziaływań w przyrodzie. IT2A_W02 Examination
M_W003 Zna podstawy mechaniki kwantowej i fizyki ciała stałego, niezbędne do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie i technice, a w szczególności w technologiach informacyjnych. IT2A_W02 Examination
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 Dostrzega konieczność posiadania wiedzy w zakresie fizyki kwantowej do opisu działania przyrządów współczesnej techniki. + - - - - - - - - + -
M_K002 Student rozumie koniecznośc zdobywania wiedzy z zakresu nauk podstawowych, która będzie pomocna w jego karierze zawodowej jako inżyniera. + - - - - - - - - - -
M_K003 Student jest przygotowany w oparciu o znajomość zjawisk fizycznych do podjęcia pracy w zakresie nowych technologii informacyjnych. - - - - - - - - - + -
Skills
M_U001 Umie określić stosowalność praw mechaniki kwantowej do rozwiązywania problemów zaawansowanych technologii. + - - - - - - - - - -
M_U002 Student zna przydatność programów komputerowych wspomagających eksperymenty fizyczne. - - - - - - - - - - -
M_U003 Student zna przydatność narzędzi programowania do symulacji zjawisk fizycznych i procesów technologicznych. - - - - - - - - - - -
M_U004 Rozumie działanie wybranych współczesnych urządzeń wykorzystujących zjawiska kwantowe. - - - - - - - - - + -
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie znaczenie fizyki jako nauki przyrodniczej, rozumie rolę fizyki współczesnej w technice obecnej i przyszłej, rozumie znaczenie fizyki kwantowej i fizyki ciała stałego w technologiach informacyjnych. + - - - - - - - - - -
M_W002 Dysponuje aktualną wiedzą na temat zjawisk fizycznych i fundamentalnych oddziaływań w przyrodzie. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna podstawy mechaniki kwantowej i fizyki ciała stałego, niezbędne do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie i technice, a w szczególności w technologiach informacyjnych. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Tematyka wykładów

(1) Wprowadzenie: zarys historii fizyki współczesnej, „rewolucje kwantowe”, krótka historia obliczeń kwantowych, budowa Wszechświata, miniaturyzacja przyrządów elektronicznych
(2) Promieniowanie ciała doskonale czarnego: wzór Plancka, fizyczne podstawy pirometrii, zastosowania
(3) Zjawisko fotoelektryczne: fakty doświadczalne, teoria, zastosowania, kwantowe własności promieniowania
(4) Interferencja i dyfrakcja cząstek: fakty doświadczalne, relacje de Broglie’a, zasada nieoznaczoności, zastosowania dyfrakcji elektronów, neutronów i atomów
(5) Równania mechaniki kwantowe: równania własne, równanie Schrődingera, funkcja falowa, rozwiązanie równania Schrődingera dla prostych układów jednowymiarowych (studnia kwantowa, bariera potencjału, oscylator harmoniczny)
(6) Orbitalny dipol magnetyczny: operator momentu pędu, równanie własne składowej momentu pędu, magnetyczny moment dipolowy, oddziaływanie z polem magnetycznym
(7) Spin: doświadczenie Sterna-Gerlacha, spinowy efekt Zeemana, cząstka o spinie 1/2, równanie własne składowej spinu 1/2, spinowy magnetyczny moment dipolowy, oddziaływanie spinu z polem magnetycznym, statystyka Fermiego-Diraca
(8) Atomy: atom wodoru, atomy wieloelektrodowe, układ okresowy pierwiastków, oddziaływanie nadsubtelne, zastosowania
(9) Wiązania chemiczne: wiązanie jonowe, wiązanie wodorowe, wiązanie kowalencyjne, wiązanie van der Waalsa, potencjał Lennarda-Jonesa, kwantowa teoria tarcia
(10) Półprzewodniki: elektronowa struktura pasmowa, klasyfikacja materiałów, półprzewodniki samoistne, quasi-cząstki, półprzewodniki domieszkowane, donory i akceptory
(11) Przyrządy elektronowe: złącze p-n, dioda na złączu p-n, dioda tunelowa, tranzystor bipolarny, tranzystory unipolarne
(12) Przyrządy fotonowe: absorpcja i emisja fotonów, akcja laserowa, lasery gazowe, krystaliczne i półprzewodnikowe, dioda emitująca światło, fotodetektor, ogniwa słoneczne
(13) Spintronika: filtr spinowy, tranzystor spinowy
(14) Komputer kwantowy: kubity, kwantowe operacje logiczne, kropki kwantowe, symulacje komputerowe kwantowych bramek logicznych, dekoherencja, realizacja fizyczna

Others:
Konsultacje
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 78 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 30 h
Realization of independently performed tasks 48 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa jest oceną uzyskaną na egzaminie.

Prerequisites and additional requirements:

Wymagana jest znajomość fizyki i matematyki z zakresu programu studiów I stopnia.

Recommended literature and teaching resources:

(1) E.H. Wichmann, ‘’Fizyka kwantowa’’ (PWN, Warszawa, 1973)
(2) C. J. Foot, ‘’Atomic Physics’’ (Oxford University Press, 2005)
(3) S.M. Sze, ‘’Semiconductor Devices: Physics and Technology’’ (John Wiley and Sons, 2002)
(4) J.-L. Basdevant, J. Dalibard, ‘’Quantum Mechanics’’ (Springer, Berlin, 2005)
(5) R. Shankar, ‘’Mechanika kwantowa’’ (PWN, Warszawa, 2006)
(6) K.F. Brennan, ‘’The Physics of Semiconductors’’ (Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2003)

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

Obecność na wykładach nie jest obowiązkowa, chociaż pożądana.