Zagadnienia na egzamin z przedmiotu FIZYKA II
Wykład dla wydziałów: Mechanicznego i Mechaniczno-Energetycznego
Prowadzony w semestrze letnim 2010/2011 przez dr hab. inż. W. A. Woźniaka
UWAGA: To są zagadnienia i tylko orientacyjne tematy pytań na egzaminie: treść pytań egzaminacyjnych może się (nieznacznie) różnić.
TEMATY:
Pojęcie ładunku elektrycznego (definicja, cechy, rodzaje; zasada zachowania; pojęcie ładunku wypadkowego).
Prawo Coulomba.
Pole elektryczne (definicja; podstawowe wielkości opisujące pole: natężenie i potencjał pola; linie sił pola).
Dipol elektryczny (definicja, wielkości charakteryzujące; przykład; zachowanie w polu elektrycznym).
Prawo Gaussa (definicja strumienia; zastosowania do obliczeń natężenia pola elektrycznego dla prostych struktur naładowanych: powierzchnia, nić, powłoka sferyczna).
Pojemność elektryczna (definicja kondensatora; podstawowe parametry; obliczanie pojemności wybranych struktur z prawa Gaussa i definicji potencjału).
Łączenie kondensatorów: szeregowe i równoległe (opis, równania „zachowawcze”; dielektryk w kondensatorze).
Prąd elektryczny (definicja; podstawowe wielkości opisujące; jednostka).
Prędkość unoszenia elektronów w przewodniku (związek z natężeniem prądu).
Opór elektryczny i opór właściwy (definicja; zależności);
Prawo Ohma (które ciała je spełniają?).
Moc w obwodach prądu elektrycznego (interpretacja trzech różnych wzorów na moc).
Pojęcie siły elektromotorycznej (i opór wewnętrzny źródła).
Prawa Kirchhoffa (i reguły „znaków”).
Szeregowe i równoległe połączenia oporników (opis, równania „zachowawcze”).
Amperomierz i woltomierz (budowa; zasada działania; sposób podłączenia).
Obwody RC (procesy ładowania i rozładowania kondensatorów).
Pojęcie pola magnetycznego (definicje wielkości charakteryzujących; siłą Lorentza).
Ruch elektronu w polu elektrycznym i magnetycznym (doświadczenie Thompsona; zjawisko Halla).
Cyklotrony i synchrotrony (definicja, opis działania).
Siła działająca na przewodnik z prądem w polu magnetycznym (reguła znaków; ramka z prądem w polu magnetycznym).
Pole magnetyczne prądu (prawo Biota-Savarta).
Prawo Ampere'a (zastosowanie do obliczania pola magnetycznego prostych struktur).
Prawo indukcji Faradaya (pojęcie strumienia indukcji magnetycznej; regułą Lenza).
Prądy wirowe (opis, zasada powstawania, zastosowania).
Cewka (solenoid) (definicja; podstawowe parametry; zastosowanie w obwodach RL).
Energia pola magnetycznego.
Przemiany energii w obwodach LC.
Obwody RLC (definicja; przesunięcie fazowe, rezonans, moc skuteczna prądu zmiennego).
Transformatory (definicja, parametry, zastosowanie).
Prawo Gaussa dla magnetyzmu.
Magnetyzm elektronu (spinowy i orbitalny moment magnetyczny: definicja, skąd się bierze?).
Dia-, para- i ferromagnetyzm: definicje, opis mikroskopowy ferromagnetyzmu, prawo Curie.
Uogólnione prawo Ampere'a: pojęcie prądu przesunięcia.
Równania Maxwella: co opisują, wielkości występujące w równaniach, symetria (lub jej brak).
Równania materiałowe: pojęcie wektorów natężeń i indukcji obu pól (po co dwa? Co opisują? Związki między nimi).
Światło jako fala elektromagnetyczna: skąd ten pomysł, jaka to fala?
Wektor Poyntinga: wartość, kierunek i zwrot!
Pęd i ciśnienie fali elektromagnetycznej.
Widmo promieniowania elektromagnetycznego: podział na pasma.
Współczynnik załamania i dyspersja tegoż.
Prawa Snella; zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia.
Zasada Fermata; pojęcie drogi optycznej; fatamorgana.
Zasada Huygensa i Huygensa-Fresnela: sformułowanie, interpretacja.
Dualizm cząsteczkowo-falowy: zjawiska, świadczące o cząsteczkowej bądź falowej naturze światła.
Optyka geometryczna: podstawowe pojęcia i prawa.
Zwierciadła: płaskie i sferyczne; definicje, podstawowe parametry, zastosowanie.
Podstawowe pojęcia optyki instrumentalnej: ognisko, ogniskowa, oś optyczna, powiększenia (trzy!), obraz rzeczywisty i pozorny, zdolność zbierająca soczewki.
Zasady geometrycznej konstrukcji obrazu (dla soczewek bądź zwierciadeł).
Pryzmat: definicja, zastosowanie, podstawowe parametry.
Soczewka: definicja, zastosowanie, podstawowe parametry; wzór soczewkowy i wzór konstrukcyjny.
Interferencja światła; definicja i podstawowe pojęcia: spójność, droga i czas koherencji; warunki interferencji konstruktywnej i negatywnej.
Doświadczenie Younga: opis, wnioski.
Prążki równego nachylenia i równej grubości: opis, przykłady.
Siatka dyfrakcyjna; definicja, zastosowanie, podstawowe parametry.
Dyfrakcja: pojęcie, warunki obserwowania dyfrakcji, dyfrakcja na otworze prostokątnym i kołowym.
Polaryzacja: definicja, podstawowe parametry opisujące polaryzację światła, sposoby polaryzacji światła.
Lupa: definicja, zastosowanie, parametry, warunki obserwacji.
Luneta: definicja, schemat, typy lunet.
Mikroskop: definicja, schemat.
Podstawowe wielkości i jednostki fotometrii (natężenie światła, strumień świetlny, natężenie oświetlenia).
Szczególna teoria względności: co to jest? postulaty, transformacje Lorentza.
Dylatacja czasu i długości; pojęcie jednoczesności zdarzeń i czasoprzestrzeń Minkowskiego.
Dynamika relatywistyczna: masa, pęd i energia relatywistyczna.
Równoważność masy i energii: sens fizyczny, wzory i pojęcia.
Promieniowanie cieplne (definicja) i prawa promieniowania cieplnego.
Plancka rozkład promieniowania ciała doskonale czarnego: założenia, wykres, wnioski.
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne: opis, obserwowane fakty, wyjaśnienie (bilans energii, wzór Einsteina).
Zjawisko Comptona: opis doświadczenia, mechanizm zjawisk, wnioski.
Hipoteza de Broglie'a: założenia, wnioski.
Pojęcie funkcji falowej: skąd, po co, sens.
Równanie Schrödingera: co to jest, jak wygląda, co z niego można policzyć i po co?
Zasada nieoznaczoności Heisenberga: sformułowanie, co leży u podstaw tej zasady, jaki jest jej sens (co oznaczają te „delta x” i „delta p”?).
Bariera potencjału o skończonej szerokości: efekt tunelowania.
Studnia potencjału (nieskończona): co wynika z rozwiązania równania Schrödingera w tym przypadku (warunki na energie, funkcje falowe - jakościowo!).
Nielsa Bohra model atomu wodoru: założenia, wnioski.
Linie widmowe atomu: linie spektralne w widmie emisyjnym i linie w widmie absorpcyjnym (skąd się biorą, na co są dowodem).
Zasada Pauliego i definicja spinu.
Liczby kwantowe (nazwy, oznaczenia, dozwolone wartości, za co odpowiadają).
Momenty magnetyczne atomu: skąd się biorą, rodzaje.
Doświadczenie Sterna-Gerlacha: opis, wnioski.
Doświadczenie Moseleya: opis, wnioski.
Laser: co to jest, mechanizm działania (podstawowe pojęcia), zalety światła laserowego.