FIZYKA dla I roku PL

Grzegorz GŁADYSZEWSKI

Zespół Inżynierii Nowych Materiałów

Instytut Fizyki WZiPT PL

pok. 101 E, „OXFORD”

tel. [phone], fax. [phone]

e-mail. [e-mail]

Program wykładu z FIZYKI dla studentów studiów

dziennych

(realizowany w dwóch semestrach)

1. Przedmiot i metodologia fizyki.

1.1  Zjawiska fizyczne.
1.2  Wielkości fizyczne podstawowe i pochodne.
1.3  Oddziaływania fundamentalne.
1.4  Metody badań.
1.5  Metoda idealizacji i faktualizacji w fizyce.
1.6  Modele matematyczne.

 
2. Kinematyczny opis ruchu prostoliniowego jednostajnego
oraz ruchu jednostajnie zmiennego.
 
3. Ruchy krzywoliniowe:

3.1 ruch po okręgu,
3.2 rzut poziomy,
3.3 rzut ukośny.

4. Dynamiczny opis ruchu.

4.1 I zasada dynamiki.
4.2 II zasada dynamiki.
4.3 Siły rzeczywiste:

4.3.1 siła sprężystości,
4.3.2 siła oporu. Siła tarcia,
4.3.3 siła grawitacyjna.

4.4 III zasada dynamiki.

 
5. Pole grawitacyjne.

5.1 Natężenie pola.
5.2 Potencjał pola.
5.3 Związek miedzy siła grawitacji i potencjałem

grawitacyjnym.
 
6. Pojecie pracy.

6.1 Praca siły grawitacyjnej.
6.2 Praca siły sprężystości.

 
7. Energia.

7.1 Energia potencjalna.
7.2 Energia kinetyczna.
7.3 Zasada zachowania energii mechanicznej.

8. Pęd. Układ odosobniony. Zasada zachowania pędu.
 
9. Środek mas. Ruch środka mas.
 
10. Ogólny opis zderzeń.

10.1 Zderzenia centralne doskonale sprężyste.
10.2 Zderzenia niesprężyste.

 
11. Nieinercjalny układ odniesienia.

11.1 Siły bezwładności w ruchu prostoliniowym.
11.2 Odśrodkowa siła bezwładności.
11.3 Siła Coriolisa.

 
12. Ruch obrotowy bryły sztywnej.

12.1 Moment siły.
12.2 Moment pędu punktu materialnego względem osi

obrotu.

12.3 Moment pędu układu punktów materialnych

względem osi obrotu.

12.4 Moment bezwładności. Twierdzenie Steinera.
12.5 Prawa ruchu obrotowego bryły sztywnej.
12.6 Zasada zachowania momentu pędu.
12.7 Energia kinetyczna w ruchu obrotowym.
12.8 Bak pod działaniem sil zewnętrznych. Efekt

giroskopowy. Precesja.

13. Ruch postępowo - obrotowy bryły sztywnej.
 
14. Ruch drgający.

14.1 Drgania tłumione.
14.2 Drgania swobodne.
14.3 Przemiany energii w ruchu drgającym.
14.4 Superpozycja drgań harmonicznych:

14.4.1 składanie drgań wzdłuż jednej prostej,
14.4.2 składanie drgań w kierunkach wzajemnie

prostopadłych.

14.5 Drgania wymuszone. Zjawisko rezonansu.

 
15. Ruch falowy.

15.1 Wielkości charakteryzujące ruch falowy.
15.2 Równanie fali płaskiej.
15.3 Równanie fali sferycznej i kolistej.

 
16. Interferencja fal. Źródła spójne. Fale stojące. Prędkość
grupowa.
 
17. Zasada Huygensa-Fresnela.

17.1 Ugięcie fal.
17.2 Odbicie fali. Prawo odbicia.
17.3 Załamanie fali. Prawo załamania.

18. Natężenie fali.
 
19. Elementy akustyki.

19.1 Fale akustyczne.
19.2 Widma akustyczne.
19.3 Charakterystyka dźwięku. Głośność, jednostki

głośności.
 
20. Zjawisko Dopplera.
 
21. Fale elektromagnetyczne. Równanie fali.
 
22. Promieniowanie widzialne.

22.1 Interferencja światła. Doświadczenie Younga.
22.2 Polaryzacja światła. Prawo Malusa.

...Zwykle koniec semestru I

23. Hydrodynamika.

23.1 Opis ruchu cieczy.

23.1.1 Opis Lagrange'a.
23.1.2 Opis Eulera.

23.2 Rodzaje przepływu cieczy.

23.2.1 Przepływ laminarny.
23.2.2 Przepływ turbulentny.

23.3 Równanie ciągłości.
23.4 Równanie Bernouliego.
23.5 Przepływ cieczy przez okrągłą rurę.

23.5.1 Długość odcinka stabilizacji

hydrodynamicznej.

23.5.2 Wzór Newtona (siła lepkości).
23.5.3 Prędkość warstwy płynu jako funkcja

odległości od osi rury.

23.5.4 Definicja wydajności strumienia cieczy.
23.5.5 Wzór Poiseuille'a.

 

24. Kinetyczno - molekularny model gazu doskonałego.

24.1 Założenia modelu.
24.2 Równanie gazu doskonałego, jako wniosek z modelu

kinetyczno-

molekularnego.

24.3 Fenomenologiczne prawa gazowe.
24.4 Porównanie wyników eksperymentów z modelem

-interpretacja

temperatury.

24.5 Energia wewnętrzna. I zasada termodynamiki.
24.6 Zasada ekwipartycji energii.
24.7 Ciepło właściwe gazu (molowe).
24.8 Gazy rzeczywiste, równanie Van der Waalsa.
24.9 Rozkład prędkości cząsteczek.

24.9.1 Doświadczenie Lammerta.
24.9.2 Równanie Maxwella.
24.9.3 Prędkości charakterystyczne w rozkładzie

Maxwella.

25. Optyka geometryczna. Zasada Fermata.

25.1 Prawo odbicia.
25.2 Prawo załamania.
25.3 Zwierciadła płaskie.
25.4 Zwierciadła kuliste.
25.5 Aberracja sferyczna zwierciadeł.
25.6 Przejście promienia przez płytkę

równoległościenną.

25.7 Przejście promienia przez pryzmat.
25.8 Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia.

 
26. Soczewki. Przyrządy optyczne. Dyspersja światła.

26.1 Równanie soczewki cienkiej.
26.2 Zdolność skupiająca soczewek.
26.3 Układy soczewek. Zdolność zbierająca układu.
26.4 Soczewki grube.
26.5 Przyrządy optyczne

26.5.1 Oko ludzkie.
26.5.2 Lupa.
26.5.3 Mikroskop.
26.5.4 Luneta astronomiczna.

26.6 Aberracja sferyczna soczewek.
26.7 Zjawisko dyspersji światła.
26.8 Aberracja chromatyczna soczewek.

27. Podstawy fizyki kwantowej.

27.1 Promieniowanie cieplne.

27.1.1 Zdolność emisyjna i absorpcyjna.
27.1.2 Model ciała doskonale czarnego.
27.1.3 Prawo Kirchhoffa.
27.1.4 Eksperymentalne badania zależności zdolności

emisyjnej ciała

doskonale czarnego od długości fali

promieniowania i temperatury.

27.1.5 Prawo Stefana - Boltzmanna.
27.1.6 Prawo Wiena.
27.1.7 Pojęcie kwantu energii promieniowania.
27.1.8 Analityczna postać

zależności . Wzór Plancka.

27.2 Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

27.2.1 Doświadczenie Lenarda. Zasada eksperymentu.

Ilościowe wnioski

z doświadczenia. Interpretacja wyników

eksperymentu.

27.2.2 Teoria zjawiska fotoelektrycznego. Wzór

Einsteina.

27.3 Dualizm korpuskularno - falowy.

27.3.1 Modele komplementarne.

27.3.1.1 Falowy model promieniowania.
27.3.1.2 Kwantowy model promieniowania.

27.4 Zjawisko Comptona.

27.4.1 Zasada eksperymentu.
27.4.2 Wyniki eksperymentu.
27.4.3 Wyjaśnienie eksperymentu z zastosowaniem

kwantowego modelu

promieniowania.

)

,

(

,

T

f

T









27.5 Ewolucja modelu atomu.

27.5.1 Model Demokryta - podstawy eksperymentalne.
27.5.2 Model J.J.Thomsona - podstawy

eksperymentalne. Wyznaczenie

e/m dla elektronu.

27.5.3 Model E.Rutherforda - podstawy

eksperymentalne.

27.5.4 Model Bohra.

27.5.4.1 Doświadczenie Balmera. Widmo liniowe

wodoru.

27.5.4.2 Postulaty Bohra.
27.5.4.3 Warunek kwantowy Bohra.
27.5.4.4 Wyjaśnienie zjawiska diamagnetyzmu z

wykorzystaniem modelu Bohra.

27.6 Doświadczenie Francka - Hertza. Skwantowane poziomy

energetyczne atomów.

27.7 Sposoby i rodzaje wzbudzeń atomów i cząsteczek.
27.8 Emisja spontaniczna.
27.9 Liczby kwantowe.

27.9.1 Kwantowanie energii, główna liczba kwantowa.
27.9.2 Orbitalny moment pędu elektronu, orbitalna

liczba kwantowa.

27.9.3 Spin elektronu, spinowa liczba kwantowa,

spinowa magnetyczna

liczba kwantowa.

27.9.4 Całkowity moment pędu elektronu.
27.9.5 Zasada Pauliego. Rozkład elektronów w atomie.

27.10 Promieniowanie rentgenowskie.

27.10.1 Otrzymywanie promieni X. Lampy

rentgenowskie.

27.10.2 Pochłanianie promieni X przez materię.
27.10.3 Promieniowanie hamowania. Widmo ciągłe

promieniowania X.

27.10.4 Promieniowanie charakterystyczne. Widmo

liniowe

promieniowania X. Wzór Moseley'a.

27.10.5 Badanie widm rentgenowskich. Warunek

Bragga.

27.10.6 Właściwości i zastosowania promieni X.

27.11 Emisja wymuszona. Lasery.

 
28. Właściwości falowe cząstek.

28.1 Hipoteza fal materii de Broglie'a.
28.2 Doświadczenie Davissona - Germera.
28.3 Równanie Schrödingera.
28.4 Statystyczna interpretacja fal materii wg Borna.
28.5 Zasada nieoznaczoności Heisenberga.

29. Jądro atomowe.

29.1 Skład jądra, rozmiary i ładunek jądra.
29.2 Wyznaczanie masy jądra. Spektrometry masowe.
29.3 Siły jądrowe.
29.4 Spin jądra.
29.5 Niedobór masy. Energia wiązania jądra.
29.6 Przemiany jąder atomowych. Promieniotwórczość

naturalna.

29.6.1 Problem stabilności jąder atomowych.
29.6.2 Rozpad . Efekt tunelowy w rozpadzie .

29.6.3 Rozpad . Widmo ciągłe promieniowania .

29.6.4 Wychwyt K.
29.6.5 Promieniowanie .

29.6.6 Prawo rozpadu promieniotwórczego.
29.6.7 Rozpad promieniotwórczy sukcesywny.

29.7 Reakcje rozszczepienia jąder atomowych. Reaktory

jądrowe.

29.8 Ochrona radiologiczna.

29.8.1 Definicja dawki pochłoniętej i jej jednostki.
29.8.2 Moc dawki.
29.8.3 Równoważnik dawki.
29.8.4 Efektywny równoważnik dawki.
29.8.5 Dawka ekspozycyjna.
29.8.6 Naturalne źródła promieniowania, skażenie

radiologiczne, skutki

biologiczne napromieniowania.
29.8.7 Przyrządy służące do wykrywania i badania

promieniowania

źródeł promieniotwórczych.

29.8.7.1 Komora jonizacyjna.
29.8.7.2 Liczniki Geigera - Müllera.
29.8.7.3 Liczniki scyntylacyjne z

fotopowielaczem.

29.8.7.4 Komora dyfuzyjna.

29.8.8 Sposób postępowania w scenariuszu wydarzeń

"Czarnobyl 2".

29.9 Sztuczna promieniotwórczość. Reakcje jądrowe.
29.10 Reakcje syntezy jąder atomowych.

 

30. Cząstki elementarne.

30.1 Akceleratory cząstek naładowanych.

30.1.1 Akcelerator Van de Graaffa.
30.1.2 Akcelerator liniowy.
30.1.3 Cyklotron.
30.1.4 Synchrotron.
30.1.5 Betatron.

30.2 Przegląd i podział cząstek elementarnych.
30.3 Zasady zachowania w oddziaływaniach cząstek

elementarnych.

30.4 Antycząstki i antymateria. Zjawisko kreacji cząstek i

zjawisko anihilacji.

30.5 Wielkości charakteryzujące cząstki elementarne.
30.6 Struktura wewnętrzna cząstek elementarnych.

 

The End

BIBLIOGRAFIA:

Andrzej Kajetan Wróblewski, Janusz Andrzej Zakrzewski:
WSTĘP DO FIZYKI tom 1 i 2
Wydawnictwo: PWN

R.Resnick, D.Halliday:
FIZYKA dla studentów nauk przyrodniczych i technicznych
Tom 1
Wydawnictwo: PWN

D.Halliday, R.Resnick:
FIZYKA dla studentów nauk przyrodniczych i technicznych
Tom 2
Wydawnictwo: PWN