kwantyzacja ładunków elektrycznych, zasada zachowania ładunku

1.
Elektrostatyka: kwantyzacja ładunków elektrycznych, zasada zachowania ładunku
elektrycznego, pojęcie pola elektrostaycznego, linie pola elektrostatycznego, prawa: Gaussa
(postać całkowa) i Coulomba, natężenie i potencjał pola elektrostatycznego ładunku
punktowego, zachowawczy charakter pola, potencjalna energia elektro-statyczna, potencjał
elektrostatyczny, zasada superpozycji, wyznaczanie pól elektrostatycznych wybranych
układów ładunków punktowych oraz ciągłego wysoce symetrycznego rozkładu ładunków z
wykorzystaniem całkowego prawa Gaussa; dipol w polu elektrostatycznym (energia
potencjalna, moment siły), przewodnik w zewnętrznym polu elektrycznym. Zastosowania
elektrostatyki (zasada działania kserokopiarki, filtry elektrostatyczne); rozdziały 22-25 tomu
3. podręcznika HRW, D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, PODSTAWY FIZYKI,
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003.
2.
Pojemność elektryczna: pole i pojemność wybranych kondensatorów, łączenie
kondensatorów, energia i gęstość energii pola elektrostatycznego, dielektryk w polu
elektrycznym, wektor polaryzacji, kondensator(y) z dielektrykiem(ami), rodzaje
dielektryków; rozdział 26. podręcznika HRW.
3.
Szczególna teoria względności: postulaty Einsteina, transformacje Lorentza; skrócenie
długości, dylatacja czasu, paradoks bliźniąt, transformacja prędkości, elementy dynamiki
relatywistycznej, równoważność masy i energii; rozdział 38 tomu 4. podręcznika HRW.
4.
Prawa przepływu prądu stałego: natężenie i gęstość prądu elektrycznego, opór
elektryczny i opór właściwy, podział materiałów na metale, dielektryki, półprzewodniki,
nadprzewodniki, prawa Ohma i Kirchhoffa, praca i moc, obwody elektryczne, obwód RC;
rozdziały 27 i 28 tomu 3. oraz 42. rozdział tomu 5. podręcznika HRW.
5.
Magnetostatyka: pojęcie pola magnetostatycznego, pole magnetyczne: Ziemi, magnesów sztabkowych, elektromagnesów, wektory natężenie i indukcji, siła Lorentza, ruch
ładunków elektrycznych w polu elektromagnetycznym (cyklotron, spektrometr mas,
wyznaczanie e/m, selektory prędkości), klasyczny efekt Halla, przewodnik i ramka z prądem
w polu magnetycznym, dipolowy moment magnetyczny, dipol magnetyczny w zewnętrznym
polu magnetycznym (energia potencjalna dipola, moment siły), silnik elektryczny, źródła
pola, prawa Biota-Savarta i Ampere’a, wyznaczanie pól magnetostatycznych wybranych
źródeł (prostoliniowy, kołowy przewodnik z prądem, przewodnik w kształcie łuku okręgu,
cewka, cewka Helmholtza), oddziaływanie dwóch równoległych przewodników z prądem,
definicja jednostki natężenia prądu; rozdziały 29 i 30 tomu 3. podręcznika HRW.
6.
Indukcja elektromagnetyczna: pojęcie strumienia pola magn., prawo Faradaya, reguła
Lenza, prądy wirowe, niepotencjalność indukowanego pola elektrycznego, indukcyjność
cewki, zjawisko samoindukcji, indukcja wzajemna, energia i gęstość energii pola
magnetycznego, zastosowania (detektory metali, zapis informacji, generatory prądu stałego i
przemiennego, przetworniki elektroakustyczne, transformatory); rozdziały 31 tomu 3.
podręcznika HRW.
7.
Magnetyzm materii i układ równań Maxwell: materiały magnetyczne (paramagnetyki,
diamagnetyki, ferromagnetyki), kwantowa natura ferromagnetyzmu, spinowy i orbitalny
moment magnetyczny elektronów, prąd przesunięcia, równania Maxwella i równania
materiałowe; rozdział 32 tomu 3. podręcznika HRW.
8.
Obwody prądu zmiennego: drgania obwodu LC, drgania tłumione obwodu RLC, prąd
zmienny w obwodzie RLC, praca i moc obwodów prądu zmiennego; rozdział 33 tomu 3.
podręcznika HRW.
1
9.
Fale elektromagnetyczne i optyka geometryczna: widmo fal elektromagnetycznych,
prędkość fal, fale płaskie sinusoidalne, równanie fali, energia, pęd i ciśnienie fali
elektromagnetycznej, wektor Poyntinga, polaryzacja światła, prawo Malusa, współczynnik
załamania (związek z względnymi przenikalnościami ośrodków), prawa optyki geometrycznej
(prawo załamania, odbicia, całkowite wewnętrzne odbicie, polaryzacja przy odbiciu, kąt
Brewstera), dyspersja, metamateriały elektromagnetyczne (osłony niewidki), obrazowanie za
pomocą zwierciadeł kulistych i cienkich soczewek; rozdziały 34, 35 i 36 tomu 4. podręcznika
HRW.
10.
Elementy optyki falowej:
zasada Huygensa, interferencja światła, spójność
(koherentność) światła, doświadczenie Younga, interferencja w cienkich warstwach,
pierścienie Newtona, dyfrakcja na wybranych układach (dwa otwory kołowe, siatka
dyfrakcyjna), zdolność rozdzielcza układów optycznych, kryterium Rayleigha, aberracje,
dyfrakcja promieni X na kryształach (tomografia komputerowa, fizjologiczne efekty
działania promieniowania elektromagnetycznego), holografia; rozdziały 36 i 37 tomu 4.
podręcznika HRW.
11.
Elementy mechaniki kwantowej
tematy/zagadnienia do wyboru: prawa
promieniowania ciała doskonale czarnego (funkcja rozkładu Plancka), foton kwant światła i
zjawisko fotoelektryczne, pęd fotonu i zjawisko Comptona, fale materii, dualizm
korpuskularno-falowy, jednowymiarowe równanie Schroedingera, funkcja falowa i jej
interpretacja, zasada nieoznaczoności Heisenberga, tunelowanie kwantowe (skaningowy
mikroskop tunelowy), elektron w nieskończenie głębokiej studni potencjalnej, kwantowanie
energii, model Bohra atomu wodoru, doświadczenie Francka–Hertza, spin i spinowy moment
magnetyczny elektronów, doświadczenie Sterna-Gerlacha, zakaz Pauliego, liczby kwantowe i
budowa układu okresowego pierwiastków, oddziaływania światła z materią: emisja i
absorpcja światła, fizyka działania lasera; rozdziały 39-41 tomu 4. podręcznika HRW.
12.
Elementy fizyki ciała stałego: przewodnictwo elektryczne ciał stałych, metale,
izolatory, półprzewodniki samoistne i domieszkowane, fizyka wybranych urządzeń
półprzewodnikowych, rozdział 42. tomu 5. podręcznika HRW.
13.
Podstawy fizyki jądra atomowego; wielkości charakteryzujące jądro, siły jądrowe,
energia wiązania jądra, stabilność jąder, promieniotwórczość naturalna i sztuczna, prawo i
rozpady promieniotwórcze, datowanie radioizotopowe, reakcje jądrowe, rozszczepianie i
synteza jąder, reaktory i elektrownie jądrowe (katastrofa w Czarnobylu, projekt ITER),
biologiczne efekty napromieniowania, obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego;
rozdziały 43. i 44. tomu 5. podręcznika HRW.
2