PODSTAWOWYCH - I st.

Astronomia ogólna – 30 h
Ważniejsze odkrycia astronomiczne do połowy XIX wieku. Nośniki informacji o Wszechświecie. Fizyka i ewolucja gwiazd. Materia międzygwiazdowa. Budowa Galaktyki. Astronomia pozagalaktyczna. Elementy kosmologii.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia zjawisk astronomicznych i praw rządzących zjawiskami astronomicznymi; posługiwania się terminologią astronomiczną; posługiwania się aktualną wiedzą astronomiczną.

Matematyka – 150 h
Algebra – Układy równań liniowych. Macierze. Wyznaczniki. Wybrane struktury algebraiczne – grupy, pierścienie, ciała. Przestrzenie liniowe rzeczywiste i zespolone. Odwzorowania liniowe – ich własności. Zagadnienie wartości własnych. Formy liniowe, biliniowe i hermitowskie. Przestrzenie z iloczynem skalarnym. Przestrzenie unitarne. Analiza matematyczna – Indukcja matematyczna. Rachunek zbiorów. Odwzorowania – ich własności. Elementy topologii w przestrzeniach metrycznych. Ciągi liczbowe. Granica i ciągłość funkcji. Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej i funkcji wielu zmiennych. Całka nieoznaczona i całka oznaczona funkcji jednej zmiennej. Zastosowania rachunku całkowego. Szeregi liczbowe. Ciągi i szeregi funkcyjne. Równania różniczkowe zwyczajne i cząstkowe w zakresie niezbędnym dla mechaniki punktów i pól. Zagadnienia graniczne – początkowe i brzegowe. Szeregi i całki Fouriera. Elementy teorii przestrzeni Hilberta. Elementy analizy wektorowej. Funkcje zespolone.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się aparatem matematycznym i metodami matematycznymi w opisie i modelowaniu zjawisk i procesów fizycznych.

Podstawy fizyki – 150 h
Mechanika – Podstawowe wielkości fizyczne i ich pomiar. Międzynarodowy układ jednostek SI. Wektory i wielkości wektorowe w fizyce. Ruch prostoliniowy. Ruch w dwóch i trzech wymiarach. Siła i ruch. Zasady dynamiki Newtona. Energia kinetyczna i praca. Energia potencjalna i zachowanie energii. Zderzenia. Ruch obrotowy brył sztywnych. Statyka i dynamika płynów. Drgania mechaniczne i fale. Oddziaływanie grawitacyjne i pole grawitacyjne. Transformacja Lorentza. Termodynamika – temperatura, energia wewnętrzna, entropia. Procesy odwracalne i nieodwracalne. Równowaga termodynamiczna. Zasady termodynamiki. Przewodnictwo cieplne. Elementy mechaniki statystycznej. Elektryczność i magnetyzm – Ładunek elektryczny i pole elektryczne. Prawo Coulomba. Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny. Dielektryk w polu elektrycznym. Kondensatory. Prąd elektryczny, prawa przepływu prądu. Obwody elektryczne. Pola magnetyczne. Prawo Ampera. Indukcja i indukcyjność. Drgania elektromagnetyczne. Prąd zmienny. Równania Maxwella. Fale elektromagnetyczne. Optyka – Fala świetlna na granicy dwóch ośrodków. Polaryzacja światła. Dyfrakcja i interferencja światła. Prędkość światła. Współczynnik załamania światła i jego dyspersja. Klasyczne i nieklasyczne źródła światła. Detektory optyczne. Budowa materii – Nieklasyczne zjawiska i koncepcja fotonu. Stabilność atomu i model Rutherforda-Bohra. Fale de Broglie’a. Równanie Schrödingera. Atom wodoru. Obiekty kwantowe w polach zewnętrznych. Modele jądrowe. Promieniotwórczość. Klasyfikacja cząstek elementarnych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie; opisu zjawisk fizycznych, formułowania problemu oraz wykorzystywania metodyki badań fizycznych (eksperymentalnych i teoretycznych) do jego rozwiązywania.

KIERUNKOWYCH - I st.

Elektrodynamika
Elektrostatyka – Prawo Coulomba. Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny – równanie Poissona, równanie Laplace’a. Praca i energia w elektrostatyce. Pole elektryczne w materii – dielektryki, podatność elektryczna i przenikalność elektryczna. Magnetostatyka – siła Lorentza, prawo Biota-Savarta, prawo Ampera, magnetyczny potencjał wektorowy. Indukcja elektromagnetyczna. Pola zmienne w czasie. Prawo indukcji Faradaya. Prąd przesunięcia Maxwella, równania Maxwella. Potencjały i pola źródeł zmiennych w czasie. Potencjał wektorowy i skalarny. Transformacje cechowania. Elektrodynamika a teoria względności.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia zjawisk elektrodynamicznych; rozumienia podstawowych praw rządzących tymi zjawiskami; opisu zjawisk z zakresu elektrodynamiki.

Fizyka kwantowa
Korpuskularne własności promieniowania. Falowe własności cząstek. Budowa atomów i spektroskopia. Matematyczny aparat mechaniki kwantowej – przestrzenie wektorowe, przestrzenie Hilberta, notacja Diraca, operatory – reprezentacja w bazie ciągłej i dyskretnej. Postulaty mechaniki kwantowej – stan układu kwantowego, przyporządkowanie wielkościom mierzalnym operatorów, pomiary i wartości własne operatorów, probabilistyczna interpretacja wyników pomiarów ewolucja czasowa układu kwantowego. Zasada nieoznaczoności. Oscylator harmoniczny – reprezentacja położeniowa i energetyczna. Moment pędu i spin. Symetrie w mechanice kwantowej – symetrie względem przesunięć w przestrzeni i w czasie, symetrie względem obrotów – związek z zasadami zachowania. Atom wodoru.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia istoty zjawisk kwantowych; wykorzystywania formalizmu mechaniki kwantowej do opisu zjawisk w przyrodzie.

Laboratorium fizyczne
Metody pomiarowe z zakresu fizyki klasycznej – także z zastosowaniem technik elektronicznych i metod komputerowego wspomagania eksperymentu fizycznego. Planowanie pomiarów, budowa układów pomiarowych, wykonanie pomiarów i ocena niepewności pomiarów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
przeprowadzania prostych pomiarów fizycznych; korzystania z metodyki pomiarów fizycznych; analizy danych pomiarowych; prezentacji oraz interpretacji wyników pomiarów.

Mechanika klasyczna i relatywistyczna
Prawa ruchu układów mechanicznych – zasady i wynikające z nich równania ruchu. Układ inercjalny. Własności czasoprzestrzeni i związane z nimi prawa zachowania: energii, pędu i momentu pędu. Ruch punktu materialnego. Zagadnienie ruchu dwóch ciał. Całkowanie równań ruchu – ruch w polu centralnym, ruch harmoniczny. Grawitacja. Małe drgania. Zderzenia cząstek. Ruch ciała sztywnego. Elementy mechaniki relatywistycznej na gruncie szczególnej teorii względności. Relatywistyczne równania ruchu.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
doceniania roli matematyki jako podstawowego narzędzia badawczego fizyki i astronomii; opisu zjawisk fizycznych i praw nimi rządzących; rozumienia znaczenia pojęć niezbędnych do zgłębiania mechaniki kwantowej.

Obserwacje astronomiczne
Orientowanie się na niebie. Geometria sfery. Astronomiczne i ziemskie układy współrzędnych sferycznych. Transformacje współrzędnych. Ruch roczny Słońca. Czas i kalendarz. Ruch planet, komet i sztucznych satelitów Ziemi na sferze niebieskiej. Ruch własny gwiazd. Instrumenty astrofizyczne. Metody astrometrii, fotometrii i spektroskopii obserwacyjnej. Obserwacje wybranych obiektów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
orientowania się na niebie; rozumienia matematycznych metod geometrii sferycznej; wyznaczania położenia w układach współrzędnych sferycznych; przygotowywania i wykonywania obserwacji astronomicznych.

Fizyka układów planetarnych
Prawo grawitacji i sformułowanie zagadnienia dwóch ciał. Całki ruchu, całki środka masy i redukcja do zagadnienia względnego. Całki ruchu zagadnienia względnego dwóch ciał i ich konsekwencje fizyczne. Prawa Keplera. Ruch po orbitach eliptycznych, hiperbolicznych i parabolicznych. Obliczanie efemerydy. Składniki Układu Słonecznego. Astrofizyczne własności planet, księżyców i komet. Magnetosfery. Ewolucja atmosfer. Pochodzenie planet. Poza słoneczne układy planetarne.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia ruchu ciał niebieskich; opisu ruchu ciał niebieskich; wykonywania obliczeń wybranych torów ruchu; rozumienia fizyki planet i ich atmosfer; stosowania metod odkrywania poza słonecznych układów planetarnych.

PODSTAWOWYCH - II st.

Fizyka teoretyczna – 90 h
Mechanika klasyczna – Czasoprzestrzeń Galileusza i czasoprzestrzeń Minkowskiego szczególnej teorii względności. Kinematyka i dynamika punktów materialnych i brył sztywnych. Więzy, zasada d'Alemberta, równania Lagrange'a. Zasady wariacyjne i prawa zachowania. Twierdzenie Noether. Przestrzeń fazowa i równania Hamiltona. Niezmienniki przekształceń kanonicznych i całki ruchu. Stabilność trajektorii fazowych i elementy teorii chaosu. Elementy dynamiki relatywistycznej. Elementy mechaniki sprężystych ośrodków rozciągłych. Fizyka statystyczna – Elementy termodynamiki fenomenologicznej. Elementy klasycznej mechaniki statystycznej. Elementy kwantowej mechaniki statystycznej. Przykłady zastosowań klasycznej i kwantowej mechaniki statystycznej w termodynamice i fizyce faz skondensowanych. Statystyki Fermiego i Bosego. Elementy termodynamiki nierównowagowej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia metod fizyki teoretycznej; posługiwania się formalizmem fizyki teoretycznej; matematycznego opisu praw przyrody.

KIERUNKOWYCH - II st.

Astrofizyka
Układ Słoneczny – budowa i ewolucja. Małe Ciała Układu Słonecznego – własności fizyczne. Układy planetarne – poszukiwanie. Słońce jako gwiazda – budowa, parametry, aktywność, reakcje we wnętrzu. Podstawowe parametry gwiazd. Ewolucja gwiazd. Gwiazdy zmienne. Galaktyki. Populacje gwiazd. Materia międzygwiazdowa. Ciemna materia we Wszechświecie.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia procesów fizycznych zachodzących w skali astronomicznej; rozumienia procesów ewolucji ciał niebieskich; interpretacji wyników obserwacji astronomicznych.

Astronomia pozagalaktyczna i kosmologia
Metody wyznaczania odległości do ciał niebieskich. Klasyfikacja morfologiczna galaktyk. Lokalna Grupa Galaktyk. Rozszerzanie się Wszechświata i prawo Hubble’a. Promieniowanie tła. Hipoteza Wielkiego Wybuchu. Ciemna materia we Wszechświecie. Wielkoskalowe właściwości Wszechświata. Galaktyki aktywne. Kwazary. Błyski gamma. Ogólna teoria względności. Metryka Robertsona-Walkera. Friedmanowskie modele Wszechświata. Kosmologia inflacyjna.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
wykorzystywania metod badawczych do obserwacji obiektów położonych poza obszarem Galaktyki; rozumienia właściwości obiektów pozagalaktycznych; rozumienia praw rządzących ewolucją Wszechświata.

Mechanika nieba
Równania ruchu orbitalnego w ujęciu newtonowskim i hamiltonowskim. Zagadnienie N-ciał – całki ruchu. Pełne i ograniczone zagadnienie trzech ciał. Podstawy rachunku zaburzeń. Metody numeryczne mechaniki nieba.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia ruchów ciał niebieskich w kontekście zagadnienia wielu ciał; analizy perturbacji (zaburzeń) wprowadzanych do ruchu ciał poprzez wzajemne oddziaływania.