Budowa materii

obowiązkowe

Elektryczność i magnetyzm 390-FG1-2EIM
Mechanika 390-FG1-1MECH
Optyka i fale 390-FG1-2OIF
Termodynamika 390-FG1-2TER

Zaliczenie wcześniejszych 4-ech semestrów studiów I stopnia z fizyki, czyli:

- zaliczenie wykładów ze wstępów do fizyki (mechanika, elektryczność i magnetyzm, optyka i fale, termodynamika)

w sali

Cel zajęć:

Wprowadzenie do:

1. mechaniki kwantowej,

2. fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych,

3. fizyki ciała stałego,

4. podstawowych oddziaływań występujących w przyrodzie.

Profil studiów: ogólnoakademicki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy

Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, nauki fizyczne

Rok studiów/semestr: 3 rok/5 semestr, studia I stopnia (fizyka gier komputerowych i robotów)

Wymagania wstępne: Zaliczenie wcześniejszych 4-ech semestrów studiów I stopnia z fizyki, czyli: zaliczenie wykładów ze wstępów do fizyki (mechanika, elektryczność i magnetyzm, optyka i fale, termodynamika)

Liczba godzin zajęć dydaktycznych: Wykład 30 godz., konwersatorium 15 godz., laboratorium 15 godz.

Metody dydaktyczne: Wykład w formie prezentacji multimedialnej, w miarę możliwości wzbogacony o pokaz doświadczeń związanych z tematyką zajęć (notatki z wykładu dostępne są na stronie e-learningowej); konwersatorium: rozwiązywanie zadań, dyskusja, konsultacje, praca własna studenta w domu; laboratorium: samodzielne wykonanie 5 ćwiczeń ściśle związanych z tematyka wykładu, opracowanie wyników ćwiczeń i przygotowanie końcowego opisu jako praca własna.

Punkty ECTS: 6

Bilans nakładu pracy studenta: Udział w wykładach (30 godz.), udział w konwersatoriach (15 godz.), udział w zajęciach laboratoryjnych (15 godz.), udział w konsultacjach (3 godz.), udział w szkoleniu BHP - 1 godz., praca własna (rozwiązywanie zadań i problemów, przygotowanie się do kolokwiów oraz opracowywanie opisów do ćwiczeń laboratoryjnych w domu - 1.5*15+(2.5+3.5)*5=52.5 godz.), przygotowywanie się do egzaminu pisemnego i udział w egzaminie - 15 godz. W sumie - 131.5 godz.

Wskaźniki ilościowe: Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - (30+15+15+3+1)=64 godz., 6 punktów ECTS, nakład pracy związany z zajęciami praktycznymi (konwersatoria, laboratorium, BHP) - 31 godz. (można przyjąć proporcjonalny udział tych zajęć w sumarycznych punktach ECTS, czyli 6*31/131.5=ok. 1 ECTS)

Tematy podejmowane na Wykładzie:

1. Wstęp: rys historyczny kształtowania się poglądów na budowę materii, zakresy wybranych wielkości fizycznych stosowane przy opisie Przyrody i praw nią rządzących.

2. Fakty doświadczalne potwierdzające hipotezę kwantów.

3. Wczesne modele atomu (Thomsona, Rutherforda), model atomu Bohra, fale de Broglie’a, dualizm korpuskularno-falowy.

4. Przypomnienie podstaw mechaniki kwantowej.

5. Klasyfikacja cząstek elementarnych, elementy Modelu Standardowego.

6. Podstawowe oddziaływania przyrody, krótka historia Wszechświata.

7. Funkcje falowe atomu wodoru, moment magnetyczny atomu, spin elektronu, zasada Pauliego.

8. Podstawowe wiadomości o jądrach atomowych, modele struktury jądra atomowego.

9. Podstawowe wiadomości o przemianach alfa, beta, gamma, reakcje jądrowe.

10. Promieniotwórczość, prawo rozpadu promieniotwórczego.

11. Elementy fizyki ciała stałego.

Tematy podejmowane na Konwersatorium:

1. Przypomnienie niektórych stałych fizycznych i podstawowych zależności energetycznych. Fakty doświadczalne potwierdzające hipotezę kwantów.

2. Wczesne modele atomu, model Bohra budowy atomu wodoru. Fale de Broglie’a, dualizm korpuskularno-falowy.

3. Przypomnienie podstaw mechaniki kwantowej, zasada nieoznaczoności.

4. Klasyfikacja cząstek elementarnych, elementy Modelu Standardowego. Podstawowe oddziaływania przyrody.

5. Podstawowe wiadomości o jądrach atomowych.

6. Podstawowe wiadomości o przemianach alfa, beta, gamma, reakcje jądrowe, reakcje rozszczepienia.

7. Promieniotwórczość, prawo rozpadu promieniotwórczego.

8. Elementy fizyki ciała stałego.

Tematy realizowane na Laboratoriach:

Student wykonuje 5 ćwiczeń:

- Rozpad Promieniotwórczy.

- Prawo Stefana - Boltzmanna.

- Zależność natężenia promieniowania gamma w funkcji odległości od źródła.

- Prawo Bouguera-Beera absorpcji promieniowania.

- Rozpraszanie promieniowania gamma.

Sugerowana literatura:

1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker - "Podstawy fizyki, tom 5" - PWN 2003;

2. E. Skrzypczak, Z. Szefliński - "Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych", PWN 2002.

Student:

- K_W16: ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki atomu, cząsteczki, fizyki ciała stałego, fizyki jądra atomowego, cząstek elementarnych i podstawowych oddziaływań w przyrodzie,

- K_W17: zna sposoby eksperymentalnej weryfikacji praw i koncepcji fizycznych, zna budowę oraz zasady działania aparatury pomiarowej do wybranych doświadczeń z zakresu fizyki mikroświata,

- K_U14: umie analizować proste problemy dotyczące mikroskopowej budowy materii, znajdować i przedstawiać ich rozwiązania w oparciu o zdobytą wiedzę oraz przy wykorzystaniu poznanych narzędzi matematyki wykonywać analizy ilościowe

i wyciągać wnioski jakościowe,

- K_U15: umie wykonywać wybrane doświadczenia z zakresu fizyki mikroświata, krytycznie analizować ich wyniki oraz je prezentować,

- K_U17: umie ze zrozumieniem i krytycznie korzystać z literatury i zasobów Internetu w odniesieniu do problemów z podstaw fizyki,

- K_K01: zna ograniczenia swojej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych,

- K_K05: potrafi samodzielnie wyszukiwać informacje w literaturze i zasobach Internetu, także w językach obcych,

Ponadto student:

- pogłębia umiejętność pracy w zespole laboratoryjnym, przyjmując w nim rolę wykonawcy lub koordynatora eksperymentu,

- pogłębia umiejętność organizowania pracy zespołu laboratoryjnego i przyjmowania odpowiedzialności za efekty jego pracy,

- umie objaśnić zasadę działania wybranych zestawów pomiarowych z zakresu fizyki ciała stałego i fizyki jądra atomowego.

Po zakończeniu kształcenia z przedmiotu Budowa materii oraz po uzyskaniu zaliczeń z laboratorium i konwersatorium odbywa się egzamin pisemny, który weryfikuje uzyskaną wiedzę.

Nie dotyczy