Zagadnienia do egzaminu ustnego z Fizyki

Wstęp do fizyki atomowej i molekularnej
Zagadnienia do egzaminu
●
●
●
●
●
Atom wodoropodobny:
○ struktura prosta,
○ struktura subtelna atomu wodoru,
○ znaczenie liczb kwantowych stanów elektronowych,
○ oddziaływanie atomu z polami magnetycznym.
Atom wieloelektronowy – wpływ oddziaływań między elektronami na strukturę poziomów
elektronowych, reguły Hunda.
Cząsteczki - teoria orbitali molekularnych, struktura cząsteczek w relacji do hybrydyzacji orbitali
atomowych.
Spektroskopia molekularna:
○ adsorpcja w podczerwieni
○ rozpraszanie ramanowskie
○ luminescencja
Oddziaływania międzymolekularne
○ dipolowe
○ van der Waalsa
Zalecana literatura
1. H. Haken, H. C. Wolf, Atomy i kwanty. Wprowadzenie do współczesnej spektroskopii atomowej,
Warszawa PWN, 2012
2. H. Haken, H. C. Wolf, Fizyka molekularna z elementami chemii kwantowej, Warszawa PWN
1998.
Wstęp do fizyki jądra atomowego
Zagadnienia do egzaminu
●
●
●
●
●
●
●
●
●
Stan obecny fizyki jądrowej.
Własności jąder.
Siły jądrowe.
Reakcje jądrowe.
Naturalne źródła promieniotwórcze.
Szeregi promieniotwórcze.
Przemiany promieniotwórcze.
Prawa rozpadu, aktywność, dawki promieniowania.
Ochrona przed promieniowaniem.
Zalecana literatura
Wstęp do fizyki cząstek elementarnych
Zagadnienia do egzaminu
●
●
●
●
●
●
●
●
Ogólne wiadomości o oddziaływaniach fundamentalnych; atomy, jądra, cząstki elementarne skala energii i odległości
Eksperymenty w fizyce cząstek
Antymateria
Elektrodynamika bezspinowych cząstek
Opis cząstek ze spinem, równanie Diraca
Elektrodynamika cząstek o spinie ½
Badanie struktury hadronówModel standardowy - chromodynamika kwantowaModel standardowy
- oddziaływania słabe
Problemy oddziaływań fundamentalnych, które do tej pory nie są rozwiązane; perspektywy,
prowadzone i planowane eksperymenty
Zalecana literatura
●
●
●
●
●
●
F. Halzen and A. D. Martin: Quarks and Leptons
D. H. Perkins: Introduction to High Energy Physics,
E. Leader and E. Pradazzi: An Introduction to Gauge Theories and the “New Physics”,
I. J. R. Aitchison and A. J. G. Hey: Gauge Theories in Particle Physics,
D. Griffiths “Introduction to Particle Physics”
A. Seiden “Particle Physics”
Wstęp do astrofizyki
Zagadnienia do egzaminu
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
Podstawowe parametry gwiazd i sposoby i wyznaczania: masa, promień, jasność, moc
promieniowania, odległość
Równanie równowagi hydrostatycznej
Kolaps grawitacyjny – skala czasowa swobodnego spadku Twierdzenie o wiriale: układ cząstek nierelatywistycznych i relatywistycznych
Powstanie gwiazd – warunki niezbędne do wystąpienia kolapsu grawitacyjnego
Kontrakcja proto-gwiazdy
Czy każda kontrakcja prowadzi do powstania gwiazdy Równania stanu w astrofizyce: gaz doskonały klasyczny, gaz zdegenerowany, gaz fotonowy
Pojęcie koncentracji kwantowej
Równanie Sahy
Równanie Boltzmanna
Jonizacja w gwiazdach: atmosfera, wnętrze gwiazdach
Klasyfikacja widmowa gwiazdach
Klasy jasności gwiazdach
Dlaczego maksimum natężenia linii serii Balmera występuje dla typu widmowego A
Transport energii w gwiazdach: dyfuzja fotonów, konwekcja
Gradienty temperatury w gwiazdach, warunek na wystąpienie konwekcji w gwieździe
Reakcje termojądrowe w gwiazdach
Palenie wodoru
Palenie helu
Ciśnienie w centrum gwiazdy, graniczna masa Chandrasekhara
Charakterystyka gromad gwiazdach
Diagram HR
Ścieżka ewolucyjna gwiazd o małych masach
Chłodzenie białych karłów
Ewolucja gwiazd masywnych
Charakterystyka gwiazd neutronowych
Układ planetarny – budowa i ewolucja
Budowa Galaktyki
Problem ciemnej materii
Nukleosynteza kosmiczna
Klasyfikacja galaktyk
Wielkoskalowa struktura Wszechświata
Zalecana literatura
Wstęp do fizyki fazy skondensowanej
Zagadnienia do egzaminu
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
Wiązania w ciele stałym – rodzaje wiązań, charakterystyczne cechy
Struktura krystaliczna, typy struktury, sieć odwrotna, metody badania struktury krystalicznej
Drgania sieci krystalicznej, fonony, właściwości termodynamiczne ciał stałych
Model elektronów swobodnych i związane z nim właściwości ciał stałych, przewodnictwo
elektryczne, ciepło właściwe
Struktura pasmowa – podstawy modelu prawie swobodnych elektronów i modelu ciasnego
wiązania
Półprzewodniki, rodzaje, opis, podstawy fizyki złącza p-n
Nadprzewodnictwo, podstawy zjawiska i modelu BCS, nadprzewodniki wysokotemperaturowe
Właściwości dielektryczne ciał stałych, ferroelektryki
Podstawy magnetyzmu materii, magnetyzm elektronów swobodnych/zlokalizowanych,
uporządkowanie magnetyczne, rezonans magnetyczny
Operatory kreacji i anihilacji
Reprezentacje Blocha oraz Wanniera oraz transformacje między nimi
Kondensacja Bosego-Einsteina
Podstawowe informacje o modelach Isinga, Heisenberga oraz Hubbarda
Przybliżenie średniego pola i jego ograniczenia na podstawie dokładnego rozwiązania modelu
Isinga w jednym wymiarze
Wzbudzenia kolektywne w układach magnetycznych
Zalecana literatura
1. C. Kittel „Wstęp do Fizyki Ciała Stałego” PWN
2. H. Ibach, H. Lüth „Fizyka Ciała Stałego” PWN
3. N.W. Aschcroft, N.D. Mermin „Fizyka Ciała Stałego” PWN
Wybrane zagadnienia z fizyki kwantowej i statystycznej
Zagadnienia do egzaminu
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
Eksperymenty prekwantowe: promieniowanie ciała doskonale czarnego, efekt fotoelektryczny,
promienie X;
Model atomu Bohra, liczby kwantowe, zasada korespondencji;
Falowe własności materii: fale De Brogile’a, zasada nieokreśloności, interpretacja kopenhaska;
Równanie Schroedingera, obserwable, stany stacjonarne, rozwiązania r. Schr. dla studni i bariery
potencjału, oscylatora, tunelowanie, degeneracja;
Atom wodoru, liczby kwantowe, efekt Zeemana, spin, reguły wyboru, superpozycja stanów;
Atomy wieloelektronowe, zakaz Pauliego, układ okresowy, moment pędu, oddziaływanie
spin-orbita, reguły Hunda;
Molekuły, typy wiązań chemicznych, powłoki elektronowe, stany drgające i rotacyjne;
Paradoksy i zastosowania mechaniki kwantowej: stany splątane, EPR, kot Schroedingera,
twierdzenia Bella, kryptografia i komputery kwantowa;
Przestrzeń fazowa, ergodyczność, równanie Liouville'a;
Zespoły statystyczne – mikrokanoniczny, kanoniczny, wielki rozkład kanoniczny;
Rozkłady Maxwella i Maxwella-Boltzmana;
Elementy fizyki statystycznej układów kwantowych (operator statystyczny, równanie von
Neumanna, zespoły statystyczne)
Zalecana literatura
1. C. Cohen-Tannoudji, B. Diu, F. Laloe; Quantum mechanics, John Wiley & Sons, New York
1977;
2. Kacper Zalewski; Wykłady z nierelatywistycznej mechaniki kwantowej;
3. http://www.youtube.com/playlist?list=PLlhOYvtSn-ftimnL0_y5ObF5C62U2NUxv
Metody matematyczne i fizyczne w ekonofizyce
Zagadnienia do egzaminu
●
●
●
●
●
●
●
Gry dwuosobowe o sumie zerowej - punkty siodłowe oraz dominacje, rozwiązania w strategiach
prostych i mieszanych
Ogólna metody rozwiązania gier typu (mxn) o sumie zerowej
Gry dwuosobowe o sumie niezerowej – strategie wyrównujące, bezpieczeństwa i
kontrbezpieczne, twierdzenie Nasha
Gry w postaci ekstensywnej i macierzowej
Kooperacja czy odmowa: dylemat więźnia i turnieje Axelroda
Gry wieloosobowe w postaci funkcji charakterystycznej, wieloosobowy dylemat więźnia
Poszukiwanie sprawiedliwego podziału, jądro gry, wartość Shapleya, nukleolus
Zalecana literatura
1. P. Straffin Teoria gier; Wydawnictwo naukowe Scholar, W-wa 2001