Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Fizyka II
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NIMN-1-306-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Metali Nieżelaznych
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Różański Kazimierz (rozanski@fis.agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Student uzyskuje uporządkowaną wiedzę w zakresie elektromagnetyzmu, optyki oraz wybranych działów fizyki współczesnej. Zapoznaje się z funkcjonowaniem praw fizyki poprzez samodzielne wykonywanie eksperymentów fizycznych w laboratorium. Potrafi opracować wyniki przeprowadzanych eksperymentów i wyciągnąć odpowiednie wnioski.

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 ma podstawową wiedzę o zjawiskach elektrycznych i magnetycznych oraz falach elektromagnetycznych. IMN1A_W01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Student ma podstawową wiedzę o zjawiskach świetlnych w ujęciu optyki geometrycznej i falowej. IMN1A_W01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_W003 Student uzyskuje krótkie wprowadzenie do fizyki współczesnej (elementy fizyki kwantowej i jądrowej). IMN1A_W01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U004 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania oraz metody wnioskowania oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z następujących działów: elektromagnetyzm, optyka geometryczna i falowa, elementy fizyki współczesnej. IMN1A_U01 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
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
60 30 15 15 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 ma podstawową wiedzę o zjawiskach elektrycznych i magnetycznych oraz falach elektromagnetycznych. + + + - - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawową wiedzę o zjawiskach świetlnych w ujęciu optyki geometrycznej i falowej. + + + - - - - - - - -
M_W003 Student uzyskuje krótkie wprowadzenie do fizyki współczesnej (elementy fizyki kwantowej i jądrowej). + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U004 Student stara się wykorzystać poznane prawa i zasady zachowania oraz metody wnioskowania oraz odpowiednie narzędzia matematyczne do rozwiązywania typowych zadań z następujących działów: elektromagnetyzm, optyka geometryczna i falowa, elementy fizyki współczesnej. + + + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 180 godz
Punkty ECTS za moduł 7 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 55 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 58 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):
Elektromagnetyzm, optyka, fale, fizyka współczesna.

Ładunek i materia (pole elektryczne) – 4h.

Ładunki elektryczne i zasada zachowania ładunku. Oddziaływanie pomiędzy ładunkami – prawo Coulomba. Pole elektryczne i wielkości je charakteryzujące. Zasada superpozycji dla układu ładunków. Praca przy przemieszczaniu ładunku i potencjał pola elektrycznego. Związki między wielkościami wektorowymi i skalarnymi dla pola elektrycznego. Dipol elektryczny. Strumień pola elektrycznego i prawo Gaussa. Przykłady zastosowań prawa Gaussa.
Kondensatory i dielektryki.

Kondensatory (płaski i cylindryczny). Łączenie szeregowe i równoległe kondensatorów. Energia i gęstość energii pola elektrycznego. Prawo Gaussa dla kondensatora z dielektrykiem.
Trzy wektory elektryczne (natężenie, indukcja, polaryzacja).
Prąd elektryczny i zjawiska termoelektryczne.

Natężenie prądu elektrycznego (gęstość prądu, prędkość unoszenia ładunków). Opór prądu elektrycznego, oporność oraz przewodnictwo elektryczne. Prawo Ohma oraz przykłady odstępstw od tego prawa. Obwód prądu stałego – pomiar prądu oraz napięcia. Prawa Kirchoffa i łączenie oporników. Obwód RC. Zjawisko Seebecka i odwrotne Peltiera.

Zjawiska magnetyczne I.
Pole magnetyczne (linie sił pola i wektor indukcji, strumień pola). Cząstka naładowana w polu E i B (wzór Lorentza). Przewodnik z prądem w polu magnetycznym. Efekt Halla (napięcie i opór Halla). Częstość cyklotronowa. Doświadczenie Thomsona – odkrycie elektronu. Prawo Ampere’a i przykłady zastosowań. Prawo Biota-Savarta. Dipol magnetyczny.

Zjawiska magnetyczne II.
Prawo indukcji Faradaya. Indukcyjność i obwód LR. Drgania elektromagnetyczne w obwodzie LC. Obwody prądu przemiennego. Magnetyczne własności materii.

Równania Maxwella i fale elektromagnetyczne.
Równania Maxwella w dwóch postaciach. Równanie fali elektromagnetycznej. Związek pomiędzy E i B. Zakresy fal i wielkości charakterystyczne. Transport energii i wektor Poyntinga.

Zjawiska świetlne (optyka geometryczna).

Odbicie, załamanie, całkowite wewnętrzne odbicie, światłowody, dyspersja a współczynnik załamania. Zasada Fermata. Równania dla zwierciadeł i soczewek. Wady odzworowań obrazów. Podstawowe przyrządy optyczne.
Zjawiska świetlne (optyka falowa).

Interferencja światła (doświadczenie Younga, korerencja) i dyfrakcja światła (pojedyncza szczelina). Zasada Huygensa. Siatki dyfrakcyjne, widma, dyfrakcja promieni X na kryształach (prawo Bragga). Polaryzacja światła. Prawo Malusa. Podwójne załamanie i kąt Brewstera.
Kwantowa natura światła.

Promieniowanie cieplne. Model ciała doskonale czarnego. Rozkład Plancka (promieniowanie reliktowe). Prawo Stephana-Boltzmanna, prawo Wiena. Hipoteza Plancka.
Model atomu i kwantowe zjawiska świetlne.
Model Bohra atomu wodoru (kwantowanie promieni i energii) i linie widmowe. Zasada korespondencji. Fotony. Efekt fotoelektryczny, efekt Comptona, kreacja par, promieniowanie hamowania.
Dualizm fala-cząstka.

Fale materii de Broglie’a, doświadczenie Davissona-Germera, zasada nieoznaczoności Heisenberga.
Elementy fizyki jądrowej.

Budowa jądra atomowego, energia wiązania neukleonów, defekt masy, promieniotwórczość naturalna i sztuczna, prawo rozpadu, szeregi promieniotwórcze. Rozpady alfa, beta i gamma. Oddziaływanie promieniowania z materią. Zagadnienia energetyki jądrowej.
Wprowadzenie do mechaniki kwantowej (opcjonalnie).
Operatory wielkości fizycznych. Równanie Schrödingera – przypadek studni i oscylatora (1D). Atom jednoelektronowy w mechanice kwantowej. Spin. Układy jednakowych cząstek i zakaz Pauliego. Statystyki kwantowe.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):
-
Ćwiczenia audytoryjne (15h):
-
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 laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • 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:

Ocena z ćwiczeń laboratoryjnych obliczana jest na podstawie oceny przygotowania do laboratorium oraz oceny sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych.
Ocena z egzaminu (OE) jest obliczana następująco: procent uzyskanych punktów za opracowanie pięciu zagadnień punktowanych oddzielnie po 20 punktów (sumarycznie 100 punktów), przeliczona na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.
Student ma prawo do dwóch terminów poprawkowych.

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 laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu.
  • 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 (OK) jest średnią ważoną ocen z egzaminu (OE) i ćwiczeń laboratoryjnych (OL):
OK = 0.6 x OE + 0.4 x OL

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

Student zobowiązany jest do odrobienia wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych przewidzianych programem.
W razie usprawiedliwionej nieobecności na zajęciach laboratoryjnych student jest zobowiązany do odrobienia zajęć w porozumieniu z prowadzącym.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw algebry i analizy matematycznej.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. D. Halliday, R. Resnick, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
2. J. Orear, “Fizyka”, tom 1 i 2, WNT Warszawa.
3. M. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski, Podstawy fizyki (dla kandydatów na wyższe uczelnie), PWN.
4. A. Wróblewski & J. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, t. 2.
5. V. Acosta, C.L. Cowan, B. J. Graham, Podstawy fizyki współczesnej
6. Z. Kąkol, J. Żukrowski „e-fizyka” – internetowy kurs fizyki.
7. Z. Kąkol, J. Żukrowski – symulacje komputerowe ilustrujące wybrane zagadnienia z fizyki.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak