Kontakt

ELEKTRYCZNOŚĆ
MAGNETYZM OPTYKA
Zakład Optyki
Jacek Bieroń
Atomowej
Uniwersytet Jagielloński
jesień/zima 2011/2012
Instytut Fizyki
EMO1
Who is Who
Personel:
J Bieroń, ZOA, p.348, tel. 663 5781
Katarzyna Targońska, p. 313
Marcin Piotrowski, Daniel Rudnicki
demonstratorzy
Email: [email protected]
www.if.uj.edu.pl/pl/edukacja
konspekt, podręczniki, wykłady,
zadania, …
+ opcja=email
ćwiczenia rachunkowe
zasady zaliczenia
zasady egzaminu
administrativia :
8.15 z przerwą 15 min czy 8.30 bez przerwy ?
luźne uwagi
email = softlink, filtr spamu, …
założenia
matematyka i fizyka z liceum
algebra 1r (rachunek wektorowy)
analiza 1r
różniczkowanie
całkowanie
analiza wektorowa
równania różniczkowe
ankieta
które kierunki, specjalizacje
kim będę gdy skończę studia?
po co komu EMO?
„¼” fizyki
-> STW
-> QM -> QED
-> wszystkie makroskopowe oddziaływania
(bez grawitacji)
-> wszystkie wrażenia zmysłowe
-> chemia, biologia, biotechnologia
-> technologia, zastosowania
po co komu wykład ?
retention of knowledge
------------------------------5% lecture
10% reading
15% audio-visual
30% demo
50% discussion
75% practice
90% teaching others
wykład
obrazkowy
pokazowy
doświadczalny
interaktywny
(tempo)
(demo)
(!)
(?)
demo: kusza-rurki
po co komu ćwiczenia ?
we teach physics = students learn equation manipulation
concept vs calculation (different issues)
grading @ MIT
------------------------------20% Final exam
30% Midterm exams (3)
20% Weekly quizzes (12)
10% Daily quizzes
10% Homework
10% Laboratory
ćwiczenia (JB)
Monday tests
daily activities
egzamin
pisemny
ustny
ocena z ćwiczeń
korelacje 5h/week = 90%
EMO minimum MENiS
Elektrostatyka. Prądy stałe. Magnetostatyka.
Prądy zmienne, efekty indukcyjne. Pole
elektromagnetyczne zmienne w czasie.
Prawa Maxwella. Pole elektryczne i
magnetyczne w materii. Drgania obwodów
elektrycznych i fale elektromagnetyczne.
Podstawy optyki falowej, własności optyczne
materiałów, dwójomność, optyka kryształów.
Optyka geometryczna jako granica optyki
falowej. Podstawowe przyrządy optyczne.
Interferometria, fotometria i spektrometria.
Ładunek elektryczny i pole elektryczne
kwantowanie ładunku, gęstość ładunku
natężenie pola
strumień pola
zasada superpozycji
oddziaływania
zasady zachowania
Prawo Coulomba
Prawo Gaussa
Potencjał elektryczny
energia potencjalna układu ładunków
Pojemność, kondensatory
Dielektryki
polaryzacja dielektryka
indukcja elektrostatyczna
energia pola elektrycznego
Prąd elektryczny
gęstość prądu
natężenie prądu
Prawa Kirchhoffa
Opór elektryczny
mechanizm przepływu prądu w metalach
prawo Ohma
pomiary nateżeń, napięć, oporności
Obwody prądu elektrycznego
źródła
siła elektro-motoryczna
przemiany energii
moc prądu
Pole magnetyczne
Ruch ładunku w polu magnetycznym
doświadczenie Oersteda
siła Lorentza
doświadczenie J.J. Thomsona
efekt Halla
Indukcja elektro-magnetyczna
prawo Ampere’a
prawo Biota-Savarta
prawo Faraday’a
reguła Lenza
indukcyjność, cewka, samoindukcja, indukcja wzajemna
energia pola magnetycznego
Prąd zmienny
prądy zmienne
moc prądu zmiennego
obwody RL RC RLC
impedancja
przesunięcie fazowe napięcia i natężenia
drgania w obwodach RLC
rezonans elektryczny
równania Maxwella
prąd przesunięcia
równania Maxwella
fala elektromagnetyczna
Elektryczne i magnetyczne właściwości
materii
Przewodność elektryczna ciał
metale, ciecze, gazy
półprzewodniki
nadprzewodniki
Magnetyczne własności materii
diamagnetyzm
paramagnetyzm
ferromagnetyzm
Fale elektromagnetyczne
płaska fala elektromagnetyczna
wektor Poyntinga
energia i ciśnienie fali elektromagnetycznej
polaryzacja fali
odbicie i załamanie
polaryzacja przy odbiciu od granicy ośrodków
całkowite wewnętrzne odbicie
źródła fal elektromagnetycznych
fotometria i spektrometria
Interferencja
interferencja fali płaskiej
doświadczenie Younga
spójność
zjawiska interferencyjne w cienkich warstwach
interferometry
Dyfrakcja
dyfrakcja światła na szczelinie
dyfrakcja na otworze kołowym
siatka dyfrakcyjna
Podstawy optyki falowej
własności optyczne materiałów
propagacja światła w ośrodkach anizotropowych
dwójomność
optyka kryształów
optyka geometryczna jako granica optyki falowej
Optyka geometryczna
zwierciadła płaskie
zwierciadła sferyczne
soczewka
przyrządy optyczne
optyka macierzowa
EM podręczniki
David J. Griffiths
Podstawy elektrodynamiki
Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005
Berkeley Physics Course : V. 2. Electricity and Magnetism
Edward M. Purcell
McGraw-Hill Education, New York, USA, 1986
I S Grant & W R Phillips
Electromagnetism
Wiley 2nd ed. 1990
EM podręczniki (rezerwowe)
John David Jackson
Classical electrodynamics, 3rd ed., Wiley, New York, 1998
Piekara, Arkadiusz Henryk (1904-1989)
Elektryczność i budowa materii
Warszawa, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1970
Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl
Podstawy fizyki t.3
Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003
Optyka podręczniki
Hecht …, Matveev …, Meyer-Arendt ….
Berkeley Physics Course : V. 3. Fale
F C Crawford
McGraw-Hill Education, New York, USA, 1986
Halliday David, Resnick Robert, Walker Jearl
Podstawy fizyki t.4
Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003
EMO lektury do poduszki
Richard Feynman
Feynman Lectures On Physics
Addison Wesley 1989
Berkeley Physics Course
McGraw-Hill Education, New York, USA, 1986
J. C. Maxwell
A Treatise on Electricity and Magnetism
Clarendon, London, 1891
chronologia
Elektrodynamika klasyczna jest 200-letnia stateczną staruszką
(0) niezależne zjawiska : [O]ptyka , [M]agnetyzm , [E]lektryczność
(1) EMO = XIX wiek
(2) odkrycia, doświadczenia -> prawa -> teoria Maxwella
(3) odkrycia = 1 poł. XIX w
(4) teoria = 2 poł. XIX w
(5) po 1905 r. = kwanty
Chronology of Physics.doc
demo: Oersted, Hertz
Mechanika Elektrodynamika Optyka …
–420 (BC) Demokryt
1785 prawo Coulomba
1800 Volta
elektrodynamika
1820 Oersted
klasyczna
1831 Faraday
optyka
1873 prawa Maxwella
1905 Einstein STW
1900–29 mechanika kwantowa
1932–48 elektrodynamika kwantowa [QED]
1960–83 unifikacja: oddziaływanie elektrosłabe
???? electrosłabe + chromodynamika kwantowa [QCD] = QFT (?)
???? kwantowa teoria grawitacji [QTG]
???? teoria wszystkiego [TOE]
Elektrodynamika klasyczna = równania Maxwella
Gauss
Faraday
 
EM   QED
E

d
S

q

0
fala   foton
 
pole   kwant
B

d
S

0
   d B
E

d
s



dt

d E
B

d
s





I
0
0
0

dt
+ siła Lorentza
Maxwell
demo: łódeczka
Ampère
równania Maxwella w notacji Maxwella
równania Maxwella w wersji różniczkowej
elektrodynamika klasyczna = równania Maxwella
+ siła Lorentza + zasada zachowania ładunku
 

Gauss
E 
 B  0
0 


B
demo: silnik-Cola
Faraday
 E  


t


E
  B  0 j  0 0
t
siła
Lorentza
Ampère

  
F  q( E    B)
Maxwell

d
 j  
dt
zasada
zachowania
ładunku
Koniec EMO1