Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka współczesna
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
GBUD-2-106-IP-s
Wydział:
Górnictwa i Geoinżynierii
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Inżynieria przedsięwzięć budowlanych
Kierunek:
Budownictwo
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
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

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 Student zna podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej i wie, że zrozumienie działania urządzeń, którymi się posługuje teraz i które będzie używał w niedalekiej przyszłości wymaga poznania mechaniki kwantowej na elementarnym poziomie. BUD2A_W03 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
M_W002 Student wie, że fizyka współczesna ma szerokie zastosowanie w życiu codziennym. BUD2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi znaleźć powiązanie fizyki współczesnej z używanymi w jego dziedzinie technikami doświadczalnymi i stosowaną technologią BUD2A_U04 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
M_U002 Student potrafi znaleźć literaturę dotyczącą problemu fizycznego z zakresu jego specjalności, zrozumieć istotę problemu, oraz opracować prezentację wyjaśniającą ten problem słuchaczom BUD2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Prezentacja,
Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej stosowanej w technikach i technologii w jego dziedzinie zawodowej 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 Student zna podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej i wie, że zrozumienie działania urządzeń, którymi się posługuje teraz i które będzie używał w niedalekiej przyszłości wymaga poznania mechaniki kwantowej na elementarnym poziomie. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student wie, że fizyka współczesna ma szerokie zastosowanie w życiu codziennym. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi znaleźć powiązanie fizyki współczesnej z używanymi w jego dziedzinie technikami doświadczalnymi i stosowaną technologią + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi znaleźć literaturę dotyczącą problemu fizycznego z zakresu jego specjalności, zrozumieć istotę problemu, oraz opracować prezentację wyjaśniającą ten problem słuchaczom + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę ciągłego aktualizowania i poszerzania wiedzy z zakresu fizyki współczesnej stosowanej w technikach i technologii w jego dziedzinie zawodowej + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):

1. Wstęp: Najważniejsze odkrycia fizyki współczesnej i ich zatosowania
2. Podstawy mechaniki kwantowej
a.Dyfrakcja elektronów, neutronów i fulerenów
b.Funkcja falowa i równanie Schroedingera
c.Zasada nieoznaczoności Heisenberga
d.Dwa rodzaje cząstek: fermiony i bozony
e.Stany elektronowe w:
-studni potencjału
-atomie wodoru
-atomach wieloelektronowych
-metalu
f. Układ okresowy pierwiastków
3. Komputery kwantowe
4. Sposoby zapisu informacji
a. Zapis bitowy
b. Budowa twardego dysku (HD)
c. Magnetyzm
d. Zapis informacji na HD
-prawo indukcji Faraday’a
-gigantyczny magnetoopór (GMR)
e. Solid State Memory (Pen Drive)
5. Nadprzewodnictwo i jego wykorzystanie
a. Dwa rodzaje cząstek; Kondensacja Bosego-Einsteina
b. Skroplenie powietrza i odkrycie nadprzewodnictwa
c. Skąd wynika opór metali
d. Efekt Meissnera
e. Nadprzewodniki I i II rodzaju
f. Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe
g. Zastosowanie nadprzewodnictwa
6. Alternatywne źródła energii: energia jądrowa
7. Alternatywne źródła energii: energia słoneczna i wodorowe ogniwa paliwowe
a. Dlaczego potrzebujemy nowych źródeł energii: zmiany klimatu
b. Energetyka jądrowa
-Rozszczepienie jąder atomowych: reakcja jądrowa; reakcja w pręcie paliwowym
-Synteza jąder atomowych
-Energetyka jądrowa: zagrożenia
-Wzmacniacze energii
c. Energetyka słoneczna
d. Energetyka wodorowa
8. Kosmologia i model standardowy
a. Przesunięcie ku czerwieni
b. Promieniowanie tla
c. wielki wybuch
d. Rozszerzanie przyspiesza: Nobel 2011
e. Założenia modelu standardowego
-Leptony, kwarki, hadrony
-Bozony pośredniczące
– Problem mas cząstek (bozon Higgsa )
f. Doświadczalne sprawdzanie Modelu Standardowego:
-Obserwacje bozonu Higgsa z CERN
-Problem mas neutrin

Ćwiczenia audytoryjne (15h):

Każdy student opracowuje i następnie przedstawia do dyskusji jeden z następujących tematów:
Charakterystyka planet układu słonecznego
Budowa i ewolucja gwiazd
Ewolucja i budowa Wszechświata
Odkrycie i interpretacja promieniowania reliktowego
Promieniowanie jądrowe. Detektory promieniowania jądrowego
Reaktory jądrowe
Reaktory termojądrowe
Wykorzystanie energii słonecznej i wodorowe ogniwa paliwowe
Promieniowanie Roentgena
Promieniowanie ciała doskonale czarnego (CDC)
Efekt fotoelektryczny zewnętrzny i wewnętrzny
Doświadczenie Michelsona i Morley’a
Transformacja Lorentza i jej konsekwencje
Teoria Bohra atomu wodoru
Dyfrakcja elektronów. Fale de Broglie’a. Zjawisko Comptona
Kryształy – wiązania krystaliczne
Izolatory i metale – teoria pasmowa ciał stałych
Półprzewodniki i urządzenia półprzewodnikowe
Masery i lasery. Zasada działania i zastosowania
Nadprzewodnictwo
Akceleratory
Efekt Halla i zastosowania
Równanie Schrodingera i zasada nieoznaczoności
Kwantowy opis atomu wodoru
Zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe
Cząstki elementarne – założenia modelu standardowego
Metody wytwarzania i pomiaru próżni
Metody pomiaru temperatury.
Wytwarzanie i pomiary pola magnetycznego
Współczesne metody badania fal sejsmicznych
Fizyczne podstawy współczesnych technik medycznych
Nanotechnologie
Unikatowe właściwości grafenu
Ogniwa paliwowe
Elektronika spinowa (spintronika) na przykładzie GMR oraz TMR
Tunelowanie i skaningowy mikroskop tunelowy

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa powstaje głównie z zaliczenia ćwiczeń, ale też zależy od aktywności na wykładzie i od obecności na wykładach.

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

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

W. Wilczek. Lekkość bytu. Masa, eter i unifikacja sił, Prószyński Media, Prószyński i S-ka , Styczeń 2011
Richard P. Feynman – QED osobliwa teoria swiatła i materii. Prószyński i S-ka, styczeń 2002
J. O’Rear, Fizyka tom 1 i 2
Bibliografia do ćwiczeń:
O. Olenberg, C. Rasmusen, Fizyka współczesna, PWN, Warszawa 1970.
V. Acosta, C.L. Cowan, B.J. Graham, Podstawy fizyki współczesnej, PWN, Warszawa 1981.
J. Norwood, Fizyka współczesna, PWN, Warszawa 1982.
C.F. v. Weizsacker, J. Juilfs, Fizyka współczesna, PWN, Warszawa 1963.
Rybka, Astronomia ogólna.
M. Heller, Ewolucja kosmosu i kosmologii.
Paul A. Tipler, Ralph A. Llewellyn, Fizyka współczesna, PWN 2012
C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego, PWN, Warszawa 1976.
D. Holliday, R. Resnick, Fizyka, tom I i II.
C. Kittel at al., Mechanika.
R. Feyman at. al., Feymana wykłady z fizyki
G.K. White, Technika doświadczalna w fizyce niskich temperatur, PWN, Warszawa 1965.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:
Uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń jest warunkiem koniecznym zaleczenia wykładu i uzyskania oceny końcowej