Fizyka współczesna 0800-FWSP

• Fizyka współczesna - "mosty pomiędzy wyspami" - jak patrzeć szerzej na pozornie różne dziedziny fizyki
• Warsztat współczesnego fizyka: istotne bazy danych literatury, czasopisma, serwery preprintowe (arxiv), tworzenie publikacji naukowych
• Wstęp - Historia fizyki - tu omówione zostaną pierwsze dokładne eksperymenty w fizyce które zostały specjalnie projektowane by jak najdokładniej wyznaczyć pewne wielkości fizyczne. Pierwszymi tego typu eksperymentami było wyznaczenie stałej grawitacyjnej przez Cavendisha oraz eksperymenty Fizeau i Michelsona-Morley'a dot. wyznaczenia prędkości światła. Te eksperymenty bardzo dokładnie zostaną omówione na wykładzie i ćwiczeniach
• Historia Fizyki - wczesna mechanika kwantowa rozkład Plancka, zastosowania, nawiązanie do statystyki kwantowej Bosego i Einsteina.
• Mechanika kwantowa dokładnie rozwiązywalnych układów:
na ćwiczeniach omówione zostną pewne aspekty znanych układów: takich jak oscylator harmoniczny, studnie potencjału, atom wodoru, które nie pojawiły się dotychczasowym toku nauczania. Omówione zostaną mniej znane ale ostatnio szeroko wykorzystywane ściśle rozwiązywalne układy kwantowe, jak cząstka w potencjale 1/r^6, dwie cząstki w potencjale harmonicznym itp.
• Fizyka atomów wieloelektronowych i fizyka
molekularna, fizyka zimnej materii, spektroskopia wysokiej rozdzielczości: nowoczesne jej zastosowania
• Informatyka kwantowa, paradoks EPR, twierdzenie Bella, splątanie kwantowe.
• Promieniowanie, lasery, zegary atomowe
• Fizyka ciała stałego
- izolatory, metale, półprzewodniki
- nowe materiały
• Cząstki elementarne i Model Standardowy
• Kosmologia, Ciemna materia, ciemna energia

Całkowity nakład pracy studenta

130 godzin lekcyjnych w tym: 1) 70 godzin kontaktowych (wykład, ćwiczenia - razem 60 h i konsultacje 10h), 2) 60 godzin pracy własnej – 40 godzin na bieżące przygotowanie do ćwiczeń – 10 godzin na przygotowanie do egzaminu – 10 godzin na przygotowanie miniseminarium

Efekty uczenia się - wiedza

Po zakończeniu przedmiotu student W1: Poszerzy swoją wiedzę o najnowsze trendy we współczesnej fizyce, zaznajomi się z podstawowymi pojęciami współczesnej optyki, mechaniki kwantowej, kosmologii, fizyki fazy skondensowanej. Zaznajomi się z najważniejszymi czasopismami naukowymi w fizyce i sposobem ich funkcjonowania oraz sposobami przedstawiania wyników naukowych we współczesnym świecie. W2: Zrozumie centralną rolę eksperymentu w decydowaniu o przyszłych kierunkach badań w fizyce. Pozna zasady projektowania najnowszych eksperymentów w fizyce atomowej molekularnej, optyce i nanotechnologii W3. Pozna zasady działania nowoczesnych układów pomiarowych, ze szczególnym uwzględnieniem układów do badania spektroskopii i wykorzystywania jej w badaniach Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia kierunku Fizyka Techniczna K_W01 K_W02 K_W03 K_W04 K_W09

Efekty uczenia się - umiejętności

Po zakończeniu przedmiotu student U1: potrafi posługiwać się formalizmem matematycznym do modelowania prostych zjawisk fizycznych, kluczowych we współczesnych tendach fizyki (diagonalizacja macierzy, własności całek, rozumienie przebiegu funkcji analitycznych) U2: potrafi osługiwać się różnymi systemami jednostek fizycznych (jednostki SI, atomowe, spektroskopowe etc) używanymi współcześnie. U3: potrafi przewidzieć jakościowo własności skalowania się wyrażen fizycznych w zależności od różnych parametrów, potrafi posługiwać się analizą wymiarową, U4: potrafi dostrzec analogie pomiędzy modelami różnych dziedzin fizyki i sprowadzić je do bardziej fundamentalnych modeli. U5: potrafi samodzielnie wyszukać informacje z literatury naukowej, posługiwać się naukowymi bazami danych, wyselekcjonować istotny materiał, przetłumaczyć teksty naukowe z języka angielskiego U6: potrafi przygotować prezentację multimedialną, współpracować w grupie nad przygotowaniem prezentacji, Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia kierunku Fizyka Techniczna: K_U01 K_U03 K_U04 K_U05 K_U06 K_U07 K_U08 K_U10

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: student zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia K2: potrafi pracować w zespole nad danym zagadnieniem K3: rozumie odpowiedzialność za wykonanie zadania w grupie K4: potrafi w zwięzły sposób zaprezentować wybrane zagadnienie fizyczne szerszej grupie odbiorców K5: rozumie potrzebę popularyzacji wiedzy i mówienia przystępnym językiem o współczesnej fizyce, dostrzega korzyści społeczne płynące z rozwoju fizyki K6: student dostrzeże globalny charakter dzisiejszej nauki Efekty te wpisują się w kierunkowe efekty kształcenia K_K01 K_K02 K_K03 K_K04

Metody dydaktyczne

D1: wykłady, prezentacje multimedialne D2: ćwiczenia rachunkowe przy tablicy D3: przygotowanie seminarium w grupie studentów, przedstawianie na bieżąco najnowszych informacji z fizyki, dyskusje panelowe

Metody dydaktyczne podające

- tekst programowany
- pogadanka
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- opis

Metody dydaktyczne poszukujące

- referatu
- laboratoryjna
- ćwiczeniowa

Wymagania wstępne

Student przystępujący do tego przedmiotu powinien znać i posługiwać się 1) podstawowymi pojęciami algebry liniowej i analizy matematycznej, (liczby zespolone, przestrzenie liniowe, macierze, pochodne funkcji, całki) 2) pojęciami związanymi z mechaniką punktu materialnego i bryły sztywnej (pęd, moment pędu, energia kinetyczna, energia potencjalna, moment bezwładności) 3) pojęciami związanymi z fizyką elektromagnetyzmu (pole elektryczne i magnetyczne, potencjał elektrostatyczny) Zalecane zaliczenie przedmiotów: Algebra/Analiza lub Matematyka wyższa/Metody matematyczne fizyki oraz Fizyka ogólna

Koordynatorzy przedmiotu

Piotr Żuchowski

Kryteria oceniania

• kolokwium kontrolne w formie testu zamkniętego
• egzamin ustny dotyczący wybranego przez siebie zagadnienia z dowolnej dziedziny fizyki (na podstawie wybranego artykułu naukowego)
• miniseminarium (20-30 minut) na temat wybranego artykułu anglojęzycznego (lub kilku artykułów) z prestiżowego magazynu naukowego (Science, Nature, Physics Today, Physical Review). Praca w grupach 2 osób. Po 2-3 miniseminaria będą odbywały się na ćwiczeniach w drugiej części semestru.
• krótkie miniseminarium na temat dowolnie wybranego artykułu z czasopism naukowych z ostatnich 10 lat
• aktywność na wykładzie i ćwiczeniach

końcowa ocena z ćwiczeń jest wystawiana na podstawie wyników kolokwium (50% oceny) miniseminariów (10 i 30% odp. za krótkie i długie) i aktywności (10%)
końcowa ocena z wykładu to ocena z ćwiczeń (75% wagi) i ocena z egzaminu ustnego (25%)

kolokwium sprawdza efekty kształcenia W1 W2 U1 U2 U3 K1
końcowy egzamin sprawdza efekty kształcenia W1 W2 W3 U1 U2 U3 U4 K1
miniseminarium spprawdza efekty U2 U3 U4 K1 K2 K3 K4 U5 U6

Praktyki zawodowe

brak

Literatura

1. R.L. Liboff, Wstęp do Mechaniki Kwantowej, PWN, Warszawa 1987.
2. E. Rybka, Astronomia Ogólna, PWN, Warszawa, 1983.
3. B.G. Wybourne, Physics as a Journey, Wydawnictwo UMK, Toruń 1998.
4. L. Piela, Idee chemii kwantowej, PWN, Warszawa 2005
5. Andrzej K. Wróblewski, Historia Fizyki, PWN, Warszawa 2011
6. Najnowsze publikacje w renomowanych czasopismach

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-FWSP w USOSweb