Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wstęp do fizyki kwantowej
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
JMNB-1-307-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Mikro- i nanotechnologie w biofizyce
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Tarnawski Zbigniew (tarnawsk@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł zapewnia znajomość budowy materii na poziomie atomowym. Daje podstawową wiedzę o oddziaływaniach międzyatomowych w cząstczce i kryształach oraz o prawach i języku fizyki kwantowej.

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 posiada podstawową wiedzę nt. budowy i składu materii na poziomie atomowym. Zna strukturę atomu i metody jej opisu i badania. MNB1A_W01 Egzamin
M_W002 Zna podstawowe pojęcia języka i opisu kwantowego oraz modele teoretyczne stosowane w opisie mikroświata. Posiada podstawową wiedzę na temat współczesnej teorii dot. budowy i ewolucji wszechświata. MNB1A_W01 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Umie przedstawić podstawowe pojęcia języka i opisu kwantowego oraz modele teoretyczne stosowane w opisie mikroświata. Umie zaprezentować podstawową wiedzę na temat budowy i ewolucji wszechświata. MNB1A_U01, MNB1A_U05, MNB1A_U02 Egzamin
M_U002 Student potrafi rozwiązywać problemy kwantowe na podstawowym poziomie. MNB1A_U05, MNB1A_U02 Odpowiedź ustna,
Kolokwium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Ma świadomość zakresu swojej aktualnej wiedzy oraz rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się, podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych. Potrafi pracować w zespole. Potrafi myśleć w sposób analityczny i kreatywny. MNB1A_K04, MNB1A_K03, MNB1A_K05, MNB1A_K01 Esej
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 30 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 posiada podstawową wiedzę nt. budowy i składu materii na poziomie atomowym. Zna strukturę atomu i metody jej opisu i badania. + + - - - - - - - - -
M_W002 Zna podstawowe pojęcia języka i opisu kwantowego oraz modele teoretyczne stosowane w opisie mikroświata. Posiada podstawową wiedzę na temat współczesnej teorii dot. budowy i ewolucji wszechświata. + + - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Umie przedstawić podstawowe pojęcia języka i opisu kwantowego oraz modele teoretyczne stosowane w opisie mikroświata. Umie zaprezentować podstawową wiedzę na temat budowy i ewolucji wszechświata. + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi rozwiązywać problemy kwantowe na podstawowym poziomie. + + - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość zakresu swojej aktualnej wiedzy oraz rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się, podnoszenia kompetencji zawodowych i osobistych. Potrafi pracować w zespole. Potrafi myśleć w sposób analityczny i kreatywny. + + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 6 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 godz
Przygotowanie do zajęć 45 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 45 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (30h):

Wykład
1. Odkrycie elektronu i kwantowanie ładunku

2. Promieniowanie ciała doskonale czarnego.

3. Odkrycie i budowa jądra atomu

4. Model Bohra atomu i jego rozwinięcie.

5. Materia jako forma energii – Ida de Broglie’a, fale materii.

6. Zasada nieoznaczoności Heisenberga i jej interpretacja.

7. Mechanika kwantowa – wprowadzenie

8. Równanie Schrödingera

10. Równanie Schrödingera dla cząstki swobodnej i cząstki w studni potencjału

11. Równanie Schrödingera i jego rozwiązanie dla atomu wodoropodobnego

12. Spin i moment magnetyczny elektronu

13. Widma atomowe i cząsteczkowe

14. Badanie cząstek biologicznych metodami spektroskopowymi

15. Współczesne teorie przestrzeni i czasu.

Ćwiczenia audytoryjne (30h):

Zajęcia audytoryjne

Zakres zajęć audytoryjnych obejmuje rozwiązywanie prostych problemów obliczeniowych z zakresu wykładu (1-13).

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:

Podstawą zaliczenia ćwiczeń rachunkowych jest pozytywna średnia ocena z kartkówek przeprowadzanych na każdych ćwiczeniach i kolokwium zaliczeniowego na koniec ćwiczeń. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych.

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:

Oceny z ćwiczeń rachunkowych (C ) oraz z egzaminu (E) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH.

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (E) i z ćwiczeń rachunkowych (C ):
OK = 0.7 x E + 0.3 x C

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

Nieusprawiedliwiona absencja na 3 ćwiczeniach skutkuje brakiem zaliczenia. Materiał przerabiany na ćwiczeniach, w których student nie uczestniczył, należy “odrobić” w ramach konsultacji u osoby prowadzącej ćwiczenia.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Uczestnictwo w kursach fizyki ogólnej (mechanika, elektro-magnetyzm, optyka)
Znajomość podstaw algebry liniowej (operacje na wektorach i macierzach)
Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego w zakresie podstawowym

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

P.A.Tipler, R.A.Llewellyn, Fizyka Współczesna, PWN 2011.
R. Faynman, R.B. Leighton i M. Sands, Faynmana wykłady z Fizyki t.3 -Mechanika kwantowa
H. Haken, H.C. Wolf, „Atomy i kwanty”, PWN, Warszawa 2002.
J. Ginter, Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Specific heat and magnetization of RMn2(H,D)2, Z. Tarnawski, L. Kolwicz-Chodak, H. Figiel, N.-T. H. Kim-Ngan, L. Havela, K. Miliyanchuk, V. Sechovský, E. Santavá, J. Sebek, Journal of Alloys and Compounds ; ISSN 0925-8388. — 2007 vol. 442 s. 372–374.

2. Structural, magnetic and thermal properties of CaMn0.99{57}Fe0.01O3-δ, J. Przewoźnik, J. Chmist, L. Kolwicz-Chodak, Z. Tarnawski, Cz. Kapusta, A. Kołodziejczyk, Journal of Alloys and Compounds ; ISSN 0925-8388. — 2007 vol. 442 s. 194–196

3. H.P. van der Meulen, J.J.M. Franse, Z. Tarnawski, K. Kadowaki, J.C.P. Klaasse and A.A. Menovsky
Low temperature specific heat of REBa2Cu3O7 in magnetic field up to 5T (Re=Y, Pr, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu), Physica C 152 (1988) 65.

4. A.J. Dirkmat, T. Endstra, E.A. Knetesch, G.J. Nieuwenhuys, J.A. Maydosh, A.A. Menovsky, F.R. de Boer and
Z. Tarnawski, Thermal and transport properties of UrIr2Si2, Phys. Rev. B 41 (1990) 2584.

5. H.P. van der Meulen, Z. Tarnawski, A. de Visser, J.J.M. Franse, J.A.A.J. Perenboom, D. Althof and H. van Kempen, Field effect on the specific heat of UPt3, Physica B 163 (1990) 385.

6. R. Cubitt, E.M. Forgan, G. Yang, M. Warden, S.L. Lee, P.H. Kes, T.W. Li, A.A. Menovsky and Z. Tarnawski, Direct observation of magnetic flux lattice melting and decomposition in the high-Tc superconductor Bi2.15Sr1.95CaCu2O8+z, Nature 365 (London) (1993) 407-411

7. A. Gerber, Z. Tarnawski, V.H.M. Duijn and J.J.M. Franse, Magnetocaloric approach to type-II superconductors, Phys. Rev. B 49 (1994) 3492-3495.

8. M. Krupska, N.-T. H. Kim-Ngan, S. Sowa, M. Paukov, I. Tkach, D. Drozdenko, L. Havela, Z. Tarnawski
Structure, Electrical Resistivity and Superconductivity of Low-alloyed γ-U Phase Retained to Low Temperatures by Means of Rapid Cooling; Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 29 (2016) 388–398,

Informacje dodatkowe:

Obecność na ćwiczeniach rachunkowych (audytoryjnych) jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwiona absencja na 3 ćwiczeniach skutkuje brakiem zaliczenia. Materiał przerabiany na ćwiczeniach, w których student nie uczestniczył, należy “odrobić” w ramach konsultacji u osoby prowadzącej ćwiczenia.