Fizyka ogólna 3 - fizyka falowa i optyka
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | 0800-FOG3 |
Kod Erasmus / ISCED: |
(brak danych)
/
(0533) Fizyka
|
Nazwa przedmiotu: | Fizyka ogólna 3 - fizyka falowa i optyka |
Jednostka: | Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
6.00
|
Język prowadzenia: | polski |
Wymagania wstępne: | - zaliczenie kursów "Fizyka ogólna 1" i "Fizyka ogólna 2" - znajomość podstaw rachunku różniczkowego i całkowego oraz liczb zespolonych |
Rodzaj przedmiotu: | przedmiot obowiązkowy |
Całkowity nakład pracy studenta: | - godziny realizowane z udziałem nauczycieli: 40 h - czas poświęcony na pracę indywidualną potrzebny do pomyślnego zaliczenia przedmiotu: 80 h - czasy wymagany do przygotowania się i uczestnictwa w procesie oceniania: 45 h - czas wymagany do odbycia obowiązkowych praktyk: 0 h |
Efekty uczenia się - wiedza: | W1: posiada wiedzę o podstawowych koncepcjach, zasadach i teoriach oraz ich historycznym rozwoju w zakresie fizyki falowej i optyki (astronomia: K_W01, fizyka: K_W01, fizyka techniczna: K_W01) W2: zna podstawowe prawa fizyki drgań i fal, optyki geometrycznej i falowej oraz fotometrii (astronomia: K_W05, fizyka: K_W05, fizyka techniczna: K_W02) |
Efekty uczenia się - umiejętności: | U1: potrafi w sposób zrozumiały, używając formalizmu matematycznego, przedstawiać podstawowe prawa fizyki falowej i optyki (astronomia: K_U01, fizyka: K_U01, fizyka techniczna: K_U01) U2: potrafi posługiwać się aparatem matematycznym w opisie procesów fizycznych z zakresu fizyki falowej i optyki (astronomia: K_U02, fizyka: K_U04) U3: rozumie potrzebę dalszego kształcenia (astronomia: K_U11, fizyka: K_U09, fizyka techniczna: K_U12) |
Efekty uczenia się - kompetencje społeczne: | K1: zna ograniczenia własnej wiedzy (astronomia: K_K01, fizyka: K_K01, fizyka techniczna: K_K01) |
Metody dydaktyczne eksponujące: | - pokaz |
Metody dydaktyczne podające: | - wykład informacyjny (konwencjonalny) |
Metody dydaktyczne poszukujące: | - ćwiczeniowa |
Skrócony opis: |
Zajęcia stanowią trzecią z czterech części cyklu "Fizyka ogólna" i poświęcony są wybranym zagadnieniom fizyki drgań i fal oraz optyki geometrycznej i falowej. Rozpoczynają się od opisu ruchu harmonicznego z uwzględnieniem drgań mechanicznych (w tym tłumionych i wymuszonych) i elektrycznych. Kolejnym zagadnieniem są fale, kolejno: mechaniczne (wraz z dyfrakcją i interferencją), akustyczne i elektromagnetyczne. Omówienie tych ostatnich, rozbudowane o elementy fizyki relatywistycznej, pozwala przejść do głównego obiektu zainteresowania zajęć. Jest nim światło, przedstawione zarówno za pomocą narzędzi optyki geometrycznej (podstawowe prawa, elementy i układy optyczne), jak i od strony optyki falowej (dyfrakcja, interferencja, polaryzacja). |
Pełny opis: |
W trakcie zajęć zostaną zaprezentowane następujące zagadnienia: 1) Ruch harmoniczny (drgania mechaniczne; siła harmoniczna; równanie jednowymiarowego oscylatora harmonicznego i jego rozwiązanie; energia w ruchu harmonicznym; wahadło matematyczne, fizyczne i torsyjne; składanie drgań, figury Lissajous) 2) Drgania mechaniczne tłumione i wymuszone (równania ruchu w obecności tłumienia i wymuszenia oraz ich rozwiązania; logarytmiczny dekrement tłumienia; rezonans mechaniczny i jego przykłady: wzrost amplitudy drgań wymuszonych, wahadła sprzężone, katastrofy) 3) Drgania elektromagnetyczne (obwody RL, RC, LC i RLC; wzór Thomsona; rezonans w obwodzie szeregowym RLC; cyklotron) 4) Fale mechaniczne I (powstawanie i rozchodzenie się fal; podział fal mechanicznych; podstawowe wielkości: amplituda i faza, długość i liczba falowa, okres i częstotliwość, prędkość; propagacja energii; równanie falowe) 5) Fale mechaniczne II (dyfrakcja fal; zasada Huygensa-Fresnela; prawo odbicia; zmiana fazy przy odbiciu; prawo załamania; zasada superpozycji; interferencja fal: fala stojąca, węzły i strzałki, dudnienia) 6) Fale akustyczne (propagacja fal dźwiękowych; dźwięk w muzyce europejskiej; cechy dźwięku: natężenie, głośność, barwa; prędkość dźwięku; rezonans akustyczny; zjawisko Dopplera; ultradźwięki i infradźwięki) 7) Fale elektromagnetyczne (właściwości i źródła; równania i prawa Maxwella; równanie falowe: wyprowadzenie, rozwiązanie; elektromagnetyczna fala płaska; wektor falowy a wektor Poyntinga; widmo fal elektromagnetycznych) 8) Elementy fizyki relatywistycznej (transformacje Galileusza; osobliwa cecha prędkości światła i historyczne próby wyznaczenia jej wartości; względność jednoczesności; transformacje Lorentza; kontrakcja długości; dylatacja czasu; pęd i energia w fizyce relatywistycznej) 9) Podstawowe prawa optyki geometrycznej (promień świetlny; zasada Fermata; prawo odbicia i załamania światła; współczynnik załamania; całkowite odbicie wewnętrzne; miraże; złudzenia optyczne) 10) Elementy optyczne I (rodzaje obrazów; zwierciadło płaskie, wklęsłe i wypukłe; równanie zwierciadła; konstrukcja obrazów; powiększenie; aberracje) 11) Elementy optyczne II (pryzmat, kąt najmniejszego odchylenia; powierzchnia sferyczna: tworzenie obrazów, równanie; soczewka: rodzaje, równanie szlifierzy soczewek, równanie Gaussa, konstrukcja obrazów, moc optyczna, korekcja wad wzroku, soczewka cienka a gruba) 12) Przyrządy optyczne (odległość dobrego widzenia; przyrządy: lupa, lornetka, mikroskop optyczny, teleskop soczewkowy i zwierciadłowy) 13) Fotometria energetyczna i dyspersja chromatyczna (światłość i strumień świetlny; natężenie oświetlenia; fotometr Bunsena; rozszczepienie światła białego; opis ilościowy dyspersji; spektrometr pryzmatyczny; zjawiska meteorologiczne) 14) Dyfrakcja i interferencja światła (rozwój poglądów na naturę światła; doświadczenie Younga; spójność światła; interferencja w cienkich warstwach; interferometr Michelsona; dyfrakcja światła na jednej i dwóch szczelinach oraz na otworze kołowym; siatka dyfrakcyjna) 15) Polaryzacja światła (światło niespolaryzowane a spolaryzowane; prawo Malusa; polaryzacja przy odbiciu, kąt Brewstera; polaryzacja przy załamaniu, dwójłomność; skręcenie płaszczyzny polaryzacji) |
Literatura: |
Literatura podstawowa: 1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki", t. 2-4, PWN, Warszawa 2007 (lub nowsze wydanie) 2. R. Feynman, R.B. Leighton, M. Sands, "Optyka, termodynamika, fale" ("Feynmana wykłady z fizyki", t. 1.2), PWN, Warszawa 2011 Literatura uzupełniająca: 1. S. Szczeniowski, "Optyka" ("Fizyka doświadczalna", cz. 4), PWN, Warszawa 1983 2. F.C. Crawford, "Fale", PWN, Warszawa 1975 3. W. Gorzkowski, A. Szymacha, "Pola i ruch", WSiP, Warszawa 1986 4. S.R. Brzostkiewicz, "W kręgu astronomii", Nasza Księgarnia, Warszawa 1988 5. "Fizyka dla szkół wyższych", praca zbiorowa, OpenStax, tłumaczenie polskie Katalyst Education, http://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szkół-wyższych-tom-1, http://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szkół-wyższych-tom-2, http://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szkół-wyższych-tom-3 6. E. Hecht, "Optics", Addison Wesley, San Francisco 2002 7. B. Crowell, "Optics", http://lightandmatter.com |
Metody i kryteria oceniania: |
Metody oceniania - weryfikacja efektów: - egzamin pisemny - W1, W2, U1, U2 - egzamin ustny - W1, W2, U1, U2, U3, K1 - kolokwia - W2, U2 Kryteria oceniania - wykład: Wykład kończy się egzaminem. Warunkiem koniecznym do przystąpienia do egzaminu jest wcześniejsze zaliczenie ćwiczeń. Egzamin ma formę pisemną i zawiera zarówno pytania otwarte, jak i zamknięte. Ocena z części pisemnej zależy od liczby zdobytych punktów następująco: > 25 pkt bdb (5.0) 24-25 pkt db+ (4.5) 21-23 pkt db (4.0) 19-20 pkt dst+ (3.5) 15-18 pkt dst (3.0) < 15 pkt ndst (2.0) Studenci, którzy otrzymają ocenę pozytywną z części pisemnej, względnie zabrakło im do oceny dostatecznej nie więcej niż 10% maksymalnej liczby punktów (zdobyli 12-14 pkt), mają prawo przystąpić do (nieobowiązkowej) części ustnej. Pomyślny przebieg egzaminu ustnego będzie oznaczał poprawę oceny z części pisemnej o co najwyżej cały stopień. |
Praktyki zawodowe: |
nie dotyczy |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2021/22" (zakończony)
Okres: | 2022-02-21 - 2022-09-30 |
Przejdź do planu
PN WYK
CW
CW
WT ŚR CZ WYK
PT CW
CW
|
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 40 godzin
Wykład, 40 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Winicjusz Drozdowski | |
Prowadzący grup: | Katarzyna Bielska, Winicjusz Drozdowski, Dorota Kowalska | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2022/23" (zakończony)
Okres: | 2023-02-20 - 2023-09-30 |
Przejdź do planu
PN WYK
WT CW
CW
ŚR CZ WYK
CW
CW
PT |
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 40 godzin
Wykład, 40 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Winicjusz Drozdowski | |
Prowadzący grup: | Katarzyna Bielska, Winicjusz Drozdowski, Dorota Kowalska | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Zajęcia w cyklu "Semestr letni 2023/24" (w trakcie)
Okres: | 2024-02-20 - 2024-09-30 |
Przejdź do planu
PN WYK
WT CW
CW
ŚR CZ WYK
CW
PT CW
|
Typ zajęć: |
Ćwiczenia, 40 godzin
Wykład, 40 godzin
|
|
Koordynatorzy: | Winicjusz Drozdowski | |
Prowadzący grup: | Katarzyna Bielska, Winicjusz Drozdowski, Dorota Kowalska | |
Lista studentów: | (nie masz dostępu) | |
Zaliczenie: |
Przedmiot -
Egzamin
Ćwiczenia - Zaliczenie na ocenę Wykład - Egzamin |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu.