KierunkiStudiów.pl

Menu

Kierunek studiów

fizyka - treści programowe przedmiotów


TREŚCI PROGRAMOWE PRZEDMIOTÓW PODSTAWOWYCH
Matematyka – 150 h
Algebra – Układy równań liniowych. Macierze. Wyznaczniki. Wybrane struktury algebraiczne – grupy, pierścienie, ciała. Przestrzenie liniowe rzeczywiste i zespolone. Odwzorowania liniowe – 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, brzegowe. Szeregi i całki Fouriera. Teoria 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 – 180 h
Mechanika – Podstawowe wielkości fizyczne – 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, praca. Energia potencjalna, zachowanie energii. Zderzenia. Ruch obrotowy brył sztywnych. Statyka i dynamika płynów. Drgania mechaniczne i fale. Oddziaływanie grawitacyjne, pole grawitacyjne. Transformacja Lorentza. Elektryczność i magnetyzm – Ładunek elektryczny, 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 – jego dyspersja. Klasyczne i nieklasyczne źródła światła. Detektory optyczne. Budowa materii – Zjawiska nieklasyczne, koncepcja fotonu. Stabilność atomu, 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 podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie; formułowania problemu oraz wykorzystywania metodyki badań fizycznych (eksperymentalnych i teoretycznych) do jego rozwiązywania.

Astronomia – 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 nimi rządzących; posługiwania się terminologią astronomiczną; oceny aktualnego stanu badań astronomicznych.


TREŚCI PROGRAMOWE PRZEDMIOTÓW KIERUNKOWYCH – 300 h
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, 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 elektromagnetycznych i podstawowych praw rządzących nimi; opisu zjawisk i procesów z zakresu elektrodynamiki.

Podstawy fizyki kwantowej
Korpuskularne własności promieniowania. Falowe własności cząstek. Budowa atomów. Spektroskopia. Metody matematyczne w mechanice kwantowej – przestrzenie wektorowe, przestrzenie Hilberta, notacja Diraca, operatory – reprezentacja w bazie ciągłej i dyskretnej. Postulaty mechaniki kwantowej – stan układu kwantowego, przyporządkowanie wielkościom mierzalnym operatorów, pomiar 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.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia istoty zjawisk kwantowych; wykorzystywania formalizmu mechaniki kwantowej do opisu zjawisk kwantowych.

Laboratorium fizyczne
Metody pomiarowe z zakresu fizyki klasycznej – także z zastosowaniem technik elektronicznych i komputerowego wspomagania eksperymentu. Planowanie pomiarów, budowa układów pomiarowych, wykonanie pomiarów, ocena niepewności pomiarów.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
przeprowadzania prostych pomiarów fizycznych; stosowania 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 – 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, prawa Keplera. Małe drgania. Zderzenia cząstek. Ruch ciała sztywnego. Elementy mechaniki relatywistycznej opartej o szczególną teorię względności. Relatywistyczne równania ruchu.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
doceniania roli matematyki jako podstawowego narzędzia badawczego fizyki; opisu zjawisk fizycznych i praw nimi rządzących; rozumienia znaczenia pojęć niezbędnych do zgłębiania mechaniki kwantowej.

Termodynamika i fizyka statystyczna
Podstawowe pojęcia termodynamiki. Energia wewnętrzna, entalpia, praca, ciepło. Gaz doskonały – opis termodynamiczny. Entropia – definicja fenomenologiczna i statystyczna, entropia gazu doskonałego. Energia swobodna, entalpia swobodna, potencjał chemiczny. Zasady termodynamiki. Procesy odwracalne i nieodwracalne, samorzutne i wymuszone. Równowaga termodynamiczna. Układy zamknięte, otwarte i izolowane. Elementy termodynamiki procesów nierównowagowych – równania przepływów, transport ciepła. Zespoły statystyczne – mikrokanoniczny, kanoniczny. Wielki rozkład kanoniczny.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia zależności termodynamicznych; opisu zjawisk i procesów na gruncie termodynamiki i fizyki statystycznej.


TREŚCI PROGRAMOWE PRZEDMIOTÓW PODSTAWOWYCH
Laboratorium fizyczne – 90 h
Konstrukcje aparaturowe i zestawy pomiarowe z zakresu fizyki klasycznej i współczesnej. Komputerowe metody wspomagania eksperymentu. Zaawansowane metody analizy danych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
planowania złożonych eksperymentów fizycznych z uwzględnieniem różnych metod pomiarowych; obsługi złożonych układów pomiarowych z wykorzystaniem narzędzi elektronicznych i informatycznych; precyzyjnego przeprowadzania pomiarów i analizy danych; prezentacji oraz interpretacji wyników pomiarów.


TREŚCI PROGRAMOWE PRZEDMIOTÓW KIERUNKOWYCH – 240 h
Fizyka teoretyczna
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, równania Hamiltona. Niezmienniki przekształceń kanonicznych, całki ruchu. Stabilność trajektorii fazowych. Elementy teorii chaosu. Elementy dynamiki relatywistycznej. Elementy mechaniki sprężystych ośrodków rozciągłych. Elementy klasycznej mechaniki statystycznej. Elementy kwantowej mechaniki statystycznej. Zastosowania klasycznej i kwantowej mechaniki statystycznej w termodynamice i fizyce fazy skondensowanej. Statystyki Fermiego i Bosego.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia metod fizyki teoretycznej; posługiwania się formalizmem fizyki teoretycznej; opisu praw i procesów w przyrodzie.

Fizyka fazy skondensowanej
Stany skupienia. Elementy krystalografii. Symetria, własności termiczne sieci krystalicznej. Przemiany fazowe. Dielektryki. Magnetyki. Metale. Półprzewodniki. Nadprzewodnictwo. Nadciekłość. Fizyka powierzchni i międzypowierzchni. Metody doświadczalne fizyki faz skondensowanych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
korzystania z różnych technik eksperymentalnych w badaniach fazy skondensowanej; opisu właściwości i procesów dokonujących się w fazach skondensowanych; rozumienia zjawisk fizycznych w fazach skondensowanych.

Fizyka kwantowa
Układy wielu cząstek. Symetria funkcji falowej. Rachunek zaburzeń – zależny i niezależny od czasu. Teoria rozpraszania – przybliżenie Borna, przesunięcie fazowe, całki po trajektoriach – równoważność podejścia Schröedingera, Heisenberga  i Feynmana. Równanie Diraca. Relatywistyczna mechanika kwantowa.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia zjawisk na gruncie mechaniki kwantowej; wykorzystywania formalizmu mechaniki kwantowej do opisu tych zjawisk.

Katalog kierunków