Fizyka ogólna

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

FOGT

1

Głównym celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zjawiskami i teoriami fizycznymi, ważnymi dla telekomunikacji, szczególnie w obszarze elektromagnetyzmu.

Głównym celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi zjawiskami i teoriami fizycznymi, ważnymi dla telekomunikacji, szczególnie w obszarze elektromagnetyzmu.

Treść wykładu

1. Wprowadzenie. (3 godz.)
   Pola skalarne i wektorowe. Operatory dywergencji, rotacji, gradientu, laplasjan. Strumień pola. Całki objętościowe i powierzchniowe. Całka wzdłuż krzywej. Twierdzenie Gaussa i Stokesa. Twierdzenie Helmholtza. Potencjał skalarny i wektorowy. Rodzaje oddziaływań w przyrodzie.
2. Pole elektryczne. (5 godz.)
   Ładunek elektryczny, linie sił pola elektrycznego, natężenie i indukcja pola elektrycznego, prawo Gaussa i Coulomba. Dipol. Zasada zachowania ładunku. Potencjał skalarny pola elektrycznego, równanie Poissona. Kondensator. Energia pola elektrycznego. Zjawisko indukcji elektrycznej, ładunki swobodne i związane. Przewodniki i dielektryki, polaryzacja ośrodka, parametry materiałowe.
3. Pole magnetyczne. (4 godz.)
   Prąd elektryczny. Pole magnetyczne, indukcja i natężenie pola magnetycznego. Siła Lorentza, siła elektrodynamiczna. Potencjał wektorowy, prawo Biota – Savarta. Prawo Ampere’a. Magnetyzacja, prądy swobodne i związane. Ferromagnetyki, diamagnetyki, paramagnetyki, parametry materiałowe.
4. Indukcja elektromagnetyczna. (2 godz.)
   Prawo indukcji Faradaya, reguła Lenza. Samoindukcja. Energia pola magnetycznego. Prawa elektrodynamiki w ośrodkach materialnych, postać całkowa i różniczkowa.
5. Równania Maxwella. (3 godz.)
   Prąd przesunięcia. Równania Maxwella w postaci całkowej i różniczkowej. Elementarne rozwiązania równań Maxwella w próżni i w ośrodkach materialnych. Fale elektromagnetyczne. Podstawy teorii promieniowania. Widmo fal elektromagnetycznych.
6. Optyka geometryczna i falowa. (3 godz.)
   Optyka geometryczna jako przybliżenie optyki falowej. Odbicie i załamanie światła. Zasada Huyghensa, zasada Fermata. Interferencja i dyfrakcja światła. Siatki dyfrakcyjne. Elementy teorii falowodów i światłowodów.
7. Kryzys fizyki klasycznej. (1 godz.)
   Promieniowanie ciała doskonale czarnego, hipoteza de Broglie’a, eksperyment Taylora, Davissona-Germera.
8. Podstawy fizyki kwantowej. (4 godz.)
   Funkcja falowa, postulaty mechaniki kwantowej, równanie Schrödingera zależne i niezależne od czasu, stany stacjonarne. Przestrzeń Hilberta. Operatory liniowe, teoria pomiaru kwantowego. Komutatory, zasada nieoznaczoności Heisenberga. Metody matematyczne dla przestrzeni funkcyjnych: iloczyn skalarny, wartości i funkcje własne, funkcje bazowe, bazy ortonormalne.
9. Atom wodoru. (3 godz)
   Funkcje falowe elektronów w atomie wodoru. Fermiony i bozony. Układ okresowy pierwiastków. Wprowadzenie do teorii pasmowej ciał stałych.
10. Elementy fizyki statystycznej. (2 godz.)
    Mikrostany i makrostany. Przestrzeń fazowa. Rozkład Boltzmanna. Zespół mikrokanoniczny. Entropia. Układ dwustanowy, inwersja obsadzeni, laser.

Treść ćwiczeń

Ćwiczenia rachunkowe

1. Pole elektryczne, prawo Coulomba i Gaussa. (3 godz.)
2. Praca w polu elektrycznym, potencjał, pojemność. (2 godz.)
3. Pole magnetyczne, prawo Biota-Savarta i Ampere’a. (2 godz.)
4. Kolokwium. (1 godz.)
5. Indukcja elektromagnetyczna, prawo Faradya. (2 godz.)
6. Elementarne problemy fizyki kwantowej (ujęcie analityczne). (2 godz.)
7. Elementarne problemy fizyki statystycznej (ujęcie analityczne). (1 godz.)
8. Kolokwium (1 godz.)

Zajęcia zintegrowane

Podstawy fizyki kwantowej. (6 godz.) Studnia potencjału nieskończona i skończona (2 godz.). Oscylator harmoniczny (1 godz.). Rozpraszanie na barierze potencjału (2 godz.). Obliczenia kwantowe (1 godz.).

1. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy Fizyki, OW PW, Warszawa 1997 i wyd. następne np. wyd. 5, 2016).
2. R. Kosiński, Wprowadzenie do mechaniki kwantowej i fizyki statystycznej, OW PW 2018.
3. D.J. Griffiths, Podstawy elektrodynamiki, PWN 2016.

105000 - Wydział Fizyki

105000 - Wydział Fizyki

105000 - Wydział Fizyki

105000 - Wydział Fizyki

105000 - Wydział Fizyki