Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Modern physics
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
GBUD-2-107-GE-s
Wydział:
Górnictwa i Geoinżynierii
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Geotechnical Engineering and Underground Construction
Kierunek:
Budownictwo
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. Woch Wiesław Marek (wmwoch@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Major discoveries of modern physics and their applications.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 The student knows the basic concepts of quantum mechanics and knows that understanding the equipment they currently use, and which they will use in the near future, requires knowledge of quantum mechanics at the elementary level. BUD2A_W03 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
M_W002 The student knows that modern physics is widely used in everyday life. BUD2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
M_U001 The student is able to find a link between modern physics and the experimental techniques used in the field and applied technology BUD2A_U04 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
M_U002 Student can find literature concerning a physics-related problem in the field of their specialty, understand the essence of the problem, and develop a presentation explaining the problem to listeners BUD2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 The student understands the need for continuous updating and broadening of their knowledge of modern physics used in the techniques and technology in the professional field BUD2A_K02 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 15 15 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 The student knows the basic concepts of quantum mechanics and knows that understanding the equipment they currently use, and which they will use in the near future, requires knowledge of quantum mechanics at the elementary level. + + - - - - - - - - -
M_W002 The student knows that modern physics is widely used in everyday life. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 The student is able to find a link between modern physics and the experimental techniques used in the field and applied technology + + - - - - - - - - -
M_U002 Student can find literature concerning a physics-related problem in the field of their specialty, understand the essence of the problem, and develop a presentation explaining the problem to listeners + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 The student understands the need for continuous updating and broadening of their knowledge of modern physics used in the techniques and technology in the professional field + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

1. Introduction: Major discoveries of modern physics and their applications
2. Basics of quantum mechanics
a. Diffraction of electrons and neutrons
b. Wave function and Schroedinger equation
c. Heisenberg’s uncertainty principle
d. Two types of particles: fermions and bosons.
e. Electron states in:
- Potential well
- Hydrogen atom
- Multielectron atoms
- Metal
f. Periodic table of elements
3. Quantum computers
4. Methods of recording information
a. Bit record
b. Design of hard drive (HD)
c. Magnetism
d. Recording information on HD
- Faraday’s law of induction
- giant magnetoresistance (GMR)
e. Solid State Memory (Pen Drive)
5. Superconductivity and its use
a. Two kinds of particles; Bose-Einstein condensation
b. Liquefying air and the discovery of superconductivity
c. What causes the resistance of metals
d. Meissner effect
e. Type I and II superconductors
f. High-temperature superconductivity
g. The use of superconductivity
6. Alternative energy sources: nuclear energy
7. Alternative sources of energy: solar and hydrogen fuel cells
a. Why we need new sources of energy: climate change
b. Nuclear power
- Splitting atomic nuclei: nuclear reaction; reaction in the fuel rod
- Synthesis of nuclei
- Nuclear power: hazards
- Power amplifiers
c. Solar energy
d. Hydrogen power
8. Cosmology and the standard model
a. Redshift
b. Background radiation
c. The big bang
d. Accelerating expansion: Nobel 2011
e. Basics of the standard model
- Leptons, quarks, hadrons
- Intermediate bosons
- The problem of particle masses (Higgs boson)
f. Experimental verification of the Standard Model:
- Observation of Higgs boson at CERN
- The problem of neutrino masses

Ćwiczenia audytoryjne (15h):

Each student prepares and then presents a discussion on one of the following topics:

Characteristics of the planets of the Solar System
Structure and evolution of stars
Evolution and structure of the Universe
The discovery and interpretation of the CMB radiation
Nuclear radioactivity
Detectors of nuclear radiation
Nuclear reactors
Fusion reactors
The use of solar energy and hydrogen fuel cells
X-rays
Black body radiation
Internal and external photoelectric effect
Michelson and Morley experiment
Lorentz transformation and its consequences
Bohr’s theory of hydrogen atom
Electron diffraction. De Broglie waves. Compton’s effect
Crystals – crystalline bonds
Insulators and metals – band theory for solids
Semiconductors and semiconductor devices
Masers and lasers, principle of operation and applications
Superconductivity
Accelerators
Hall effect and its application
Schrodinger equation and the uncertainty principle
Quantum description of a hydrogen atom
Pauli exclusion principle. Multielectron atoms
Elementary particles – assumptions of the standard model
Vaccum technology, preparing and gauging the vacuum
Temperature measurement methods.
Preparation and measurement of magnetic fields
Modern methods of studying seismic waves
Physical basis of modern medical techniques
Nanotechnologies
The unique properties of graphene
Fuel cells
Spin electronics (spintronics) based on the example of GMR and TMR
Tunneling and the scanning tunneling microscope

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: The content presented at the lectures is provided in the form of a multimedia presentation in combination with a classical lecture panel enriched with demonstrations relating to the issues presented.
  • Ćwiczenia audytoryjne: During the auditorium classes students solve the problems they have previously been asked on the board. The lecturer systematically applies the explanations and moderates the discussion with the group of the given problem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

A positive evaluation of the classes is required to pass the course and obtain a final evaluation. Credit is obtained within the primary deadline and one retake. Detailed assessment rules are agreed by the lecturers at the beginning of the semester.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Students participate in classes learning further content of teaching according to the syllabus of the subject. Students should constantly ask questions and explain doubts. Audiovisual recording of the lectures is not allowed and requires the teacher's consent.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Students joining the classes are required to prepare themselves in the scope indicated each time by the teacher (eg in the form of task sets). Student's work assessment can be based on oral or written statements in the form of a colloquium, which, according to the AGH study regulations, translates into a final grade, in this form of classes.
Sposób obliczania oceny końcowej:

The final grade is primarily made up of the credit from classes, but also depends on the activity at the lecture and the attendance at lectures.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Excused absence from classes can be made up for with another group, with the consent of both lecturers, and provided that the class covers the same topic.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Introductory course in general physics

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

P.A. Tipler, R.A. Llewellyn, Modern Physics, W.H. Freeman and Company, 2008
R. Harris, Modern Physics, Pearson, 2007
J. Pfeffre, S. Nir, Modern Physics, 2001
https://en.wikibooks.org/wiki/Modern_Physics

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Adam Bzdak, Piotr Bożek, and Larry McLerran, Nucl. Phys. A927, 15, 2014.
Piotr Bozek, Wojciech Broniowski, and Giorgio Torrieri, Phys. Rev. Lett. 111, 172303, 2013.
Piotr Bozek, Phys.Rev. C85, 014911, 2012.

Informacje dodatkowe:

A positive evaluation of the classes is required to pass the course and obtain a final evaluation