Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Fizyka IV

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WM-CH-F4 Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (0533) Fizyka
Nazwa przedmiotu: Fizyka IV
Jednostka: Wydział Matematyczno-Przyrodniczy. Szkoła Nauk Ścisłych
Grupy:
Strona przedmiotu: https://teams.microsoft.com/l/team/19%3aLnMjfCQ2zbLKxK-3xSh6o90ampisHwwW5u8m5-r9N3s1%40thread.tacv2/conversations?groupId=f08c330e-3660-4755-8205-0ead80894adf&tenantId=12578430-c51b-4816-8163-c7281035b9b3
Punkty ECTS i inne: 6.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Poziom przedmiotu:

podstawowy

Symbol/Symbole kierunkowe efektów uczenia się:

FIZ_W02, FIZ_W03, FIZ_W04, FIZ_W05, FIZ_W06, FIZ_W07

Wymagania wstępne:

Fizyka I, II, III

Skrócony opis:

Czwarta część Fizyki ogólnej dotycząca atomowej struktury materii.

Pełny opis:

Program przedmiotu (30 h wykładu i 30 h ćwiczeń rachunkowych):

1. Korpuskularno-falowa natura promieniowania elektromagnetycznego. Zjawisko fotoelektryczne. Zjawisko fotochemiczne. Zjawisko Comptona. Doświadczenie Lebiediewa.

2. Hipoteza de Broglie'a. Prędkość fazowa i grupowa fal de Broglie'a. Równanie falowe dla fal de Broglie'a.

3. Doświadczalne potwierdzenie hipotezy de Broglie'a. Przykłady doświadczeń potwierdzających korpuskularno-falową naturę cząstek elementarnych, atomów i cząsteczek.

4. Elektron w skończonej studni potencjału. Dwu- i trójwymiarowe pułapki elektronów. Funkcja falowa elektronu. Gęstość prawdopodobieństwa detekcji elektronu.

5. Potencjał schodkowy dla energii elektronu wyższej/niższej od wysokości progu. Potencjał w postaci bariery.

6. Modele atomów: Thomsona, Rutherforda, Bohra (postulaty Bohra), Bohra-Sommerfelda współczesny. Atom wodoru: poziomy energetyczne, serie w widmie emisyjnym, liczby kwantowe.

7. Podstawowe właściwości atomów. Doświadczenie Francka-Hertza - potwierdzenie dyskretnych stanów stacjonarnych postulowanych w modelu Bohra. Doświadczenie Einsteina- de Hassa i doświadczenie Barnetta - sprzężenie momentu pędu i momentu magnetycznego pojedynczych atomów. Doświadczenie Sterna-Gerlacha - spin elektronu.

8. Atom w polu magnetycznym - zjawisko Zeemana: anomalne, normalne. Zjawisko Paschena-Backa. Atom w polu elektrycznym - zjawisko Starka.

9. Budowa układu okresowego. Promieniowanie rentgenowskie i numerowanie pierwiastków - doświadczenie Mosleya. Zakaz Pauliego. Reguły Hunda.

10. Teoria pasmowa ciał stałych. Właściwości elektryczne ciał stałych: izolatory, półprzewodniki (poziomy donorowe i akceptorowe), metale, nadprzewodniki. Dioda półprzewodnikowa. Tranzystor.

11. Lasery i światło laserowe. Emisja spontaniczna i wymuszona, inwersja obsadzeń. Laser helowo-neonowy.

12. Właściwości jąder atomowych. Ścieżka stabilności nuklidów, rozpady radioaktywne. Szeregi promieniotwórcze. Prawo rozpadu promieniotwórczego. Reakcja rozszczepienia i syntezy jąder atomowych.

13. Model kroplowy jądra atomowego. Formuła Bethe-Weizsäckera, wnioski z niej wynikające. Model powłokowy jądra atomowego. Liczby magiczne.

14. Cząstki elementarne i ich klasyfikacja. Kwarkowy model cząstek elementarnych. Multiplety o określonym spinie i parzystości. Kwarki, gluony, pojęcie koloru.

Opis przygotowali: Paweł Pęczkowski i Marek Muzyk

Literatura:

[1] Robert Eisberg, Robert Resnick, Fizyka kwantowa, atomów, cząsteczek, ciała stałego, jąder i cząstek elementarnych, PWN, Warszawa, 1983.

[2] Jerzy Ginter." Fizyka fal. Fale w ośrodkach jednowymiarowych. Fale w ośrodkach niejednorodnych", t.1, PWN, Warszawa, 1993.

[3] Jerzy Ginter." Fizyka fal. Promieniowanie i dyfrakcja. Stany związane", t.2, PWN, Warszawa, 1993.

[4] Hermann Haken, Hans C. Wolf, "Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej", PWN, Warszawa, 1998.

[5] Hermann Haken, Hans C. Wolf, Atomy i kwanty. Wprowadzenie do współczesnej spektroskopii atomowej, PWN, Warszawa, 2002.

[6] David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, "Podstawy fizyki", t.5, PWN, Warszawa, 2007.

[7] Paweł Pęczkowski, "Tajemnicza mechanika kwantowa. Doświadczenia ukazujące korpuskularno-falową naturę materii", t.1, Oficyna Wydawnicza ŁOŚGraf, Warszawa, 2011.

[8] Paweł Pęczkowski, "Tajemnicza mechanika kwantowa. Doświadczenia ukazujące kwantowe własności atomów i cząstek elementarnych", t.2, ICMB, Warszawa, 2015.

[9] Zofia Leś, Podstawy fizyki atomu, PWN, Warszawa, 2021.

Literatura uzupełniająca (prace oryginalne):

- L. de Broglie, "Wave and quanta", Nature (London) 112, 540, 1923.

- C.J. Davisson, L.H. Germer, "The scattering of electrons by a single crystal of nickel", Nature (London) 119, 558, 1927.

- C. Jönsson, "Electron diffraction at multiple slits", Am. J. Phys. 41(1), 4, 1974.

- A. Zeilinger, et al., "Single and double-slit diffraction of neutrons", Rev. Mode. Phys. 60, 4, 1988.

- O. Cornal, J. Mlynek, "Young's double-slit experiment with atoms: a simple atom interferometer", Phys. Rev. Lett. 66, 2689, 1991.

- O. Nairz, M. Arndt, A. Zellinger, "Quantum interference experiments with large molecules", Am. J. Phys. 71(4), 319, 2003.

- L. Hackermüller, K. Hornberger, et al., "The wave nature of biomolecules and fluorofullerenes", Phys. Rev. Lett. 91, 090408, 2003.

- N. Bohr, "On the constitution of atoms and molecules", Phil. Mag. 26, 1, 1913.

- J. Franck, G. Hertz, "Über Zusammenstösse zwischen Elektronen und den Molekülen des Quecksilberdampfes und die Ionisierungsspannung desselbe"n, Verh. DPG 16, 457, 1914.

- W. Gerlach, O. Stern, "Der experimentelle Nachweis des magnetischen Moments des Silberatoms", Z. Phys. 8, 110, 1922.

- W. Gerlach, O. Stern, "Der experimentelle Nachweis der Richtungsquantlung in Magnetfield", Z. Phys. 9, 349, 1922.

- A. Einstein, W.J. de Haas, "Experimenteller Nachweis der Ampèreschen Molekulaströme", Deut. Phys. Gesell. 17, 152, 1915.

- D.J. Barnett, "The magnetization of iron, nickel, and cobalt by rotation and the nature of the magnetic molecule", Phys. Rev. 10, 7, 1917.

- P. Zeeman, "On the influence of magnetism on the nature of the light emitted by substance", Phil. Mag. 43, 226, 1897.

Efekty kształcenia i opis ECTS:

a) Wiedza. Student posiada wiedzę z zakresu zjawisk i praw fizyki jądrowej, atomowej i podstaw fizyki ciała stałego.

b) Umiejętności. Student w sposób jasny potrafi zinterpretować i opisać zjawiska jądrowe, atomowe. Rozumie istotę i specyfikę fizyki atomowej i jądrowej oraz podstaw fizyki ciała stałego. W oparciu o posiadaną wiedzę umie zastosować aparat matematyczny do rozwiązywania zadań rachunkowych.

c) Kompetencje społeczne. Student wie na czym polegają procesy zachodzące w atomach, jądrach atomowych i ciele stałym.

Metody i kryteria oceniania:

- Kolokwium pisemne w połowie semestru

- Końcowy egzamin pisemny i ustny (4 pytania, czas ok. 40 min/os)

- W ramach ćwiczeń z przedmiotu Fizyka IV Student/-ka jest zobowiązan(y)/-a wykonać 10 projektów - zadań zawartych w kartach pracy.

Praktyki zawodowe:

Nie ma praktyk zawodowych

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2019/20" (zakończony)

Okres: 2020-02-01 - 2020-09-20
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Muzyk
Prowadzący grup: Marek Muzyk
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning (pełny kurs)

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Skrócony opis:

Czwarta część Fizyki ogólnej dotycząca atomowej struktury materii.

Pełny opis:

1. Fotony jako cząstki światła

2. Elektrony i fale materii

3. Stacjonarne fale materii

4. Studnie potencjału

5. Podstawowe właściwości atomów

6. Okresowy układ pierwiastków

7. Właściwości elektryczne ciał stałych

8. Półprzewodniki

9. Właściwości jąder atomowych

10. Rozpady radioaktywne

11. Reakcje jądrowe

12. Energia jądrowa

13. Cząstki elementarne i ich klasyfikacja

14. Kwarkowy model cząstek elementarnych

15. Kosmologia i cząstki elementarne

Literatura:

1. Fizyka dla szkół wyższych, Tom III, Wyd. OpenStax(link do https://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3)

Plik PDF: https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Fizyka_dla_szko%C5%82_wyzszych_Tom_3_v3.37_img_high_quality.pdf

2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Tom V, Wyd. PWN

Wymagania wstępne:

Wiedza i umiejętności z poprzednich działów Fizyki.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2020/21" (zakończony)

Okres: 2021-02-01 - 2021-06-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Marek Muzyk
Prowadzący grup: Marek Muzyk
Strona przedmiotu: https://e.uksw.edu.pl/course/view.php?id=19947
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Skrócony opis:

Czwarta część Fizyki ogólnej dotycząca atomowej struktury materii.

Pełny opis:

1. Fotony jako cząstki światła

2. Elektrony i fale materii

3. Stacjonarne fale materii

4. Studnie potencjału

5. Podstawowe właściwości atomów

6. Okresowy układ pierwiastków

7. Właściwości elektryczne ciał stałych

8. Półprzewodniki

9. Właściwości jąder atomowych

10. Rozpady radioaktywne

11. Reakcje jądrowe

12. Energia jądrowa

13. Cząstki elementarne i ich klasyfikacja

14. Kwarkowy model cząstek elementarnych

15. Kosmologia i cząstki elementarne

Literatura:

1. Fizyka dla szkół wyższych, Tom III, Wyd. OpenStax(link do https://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3)

Plik PDF: https://d3bxy9euw4e147.cloudfront.net/oscms-prodcms/media/documents/Fizyka_dla_szko%C5%82_wyzszych_Tom_3_v3.37_img_high_quality.pdf

2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Tom V, Wyd. PWN

Wymagania wstępne:

Wiedza i umiejętności z Fizyki I, II i III.

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (zakończony)

Okres: 2022-02-01 - 2022-06-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Pęczkowski
Prowadzący grup: Paweł Pęczkowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2022/23" (jeszcze nie rozpoczęty)

Okres: 2023-02-01 - 2023-06-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Ćwiczenia, 30 godzin więcej informacji
Wykład, 30 godzin więcej informacji
Koordynatorzy: Paweł Pęczkowski
Prowadzący grup: Paweł Pęczkowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzaminacyjny
E-Learning:

E-Learning (pełny kurs) z podziałem na grupy

Typ przedmiotu:

obowiązkowy

Grupa przedmiotów ogólnouczenianych:

nie dotyczy

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie.