Streszczenie

 

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawami fizyki w zakresie mechaniki klasycznej oraz elektrodynamiki i optyki w zakresie typowym dla uniwersytetu technicznego ze szczególnym uwzględnieniem potrzeb Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych. Wykład jest bogato ilustrowany pokazami wybranych zjawisk co eksponuje doświadczalny charakter fizyki.

 

Treść wykładu

Istota i struktura fizyki.

Mechanika Kinematyka. Opis ruchu układu fizycznego.

Zasady dynamiki Newtona. Rodzaje sił. Równania ruchu. Zasady zachowania a symetria w fizyce. Zasady zachowania pędu i momentu pędu. Siły zachowawcze. Zasada zachowania energii.

Ruch bryły sztywnej: moment bezwładności, moment pędu i energia kinetyczna. Równania Eulera dla ruchu obrotowego.

Ruch drgający. Rezonans układów drgających. Wpływ nieliniowości układu na własności ruchu (ruch regularny i chaotyczny, przyczynowość równań ruchu, rezonans nieliniowy).

Ruch falowy. Równania ruchu falowego.

Zasada najmniejszego działania, równania Lagrange'a, funkcja Hamiltona.

Mechanika relatywistyczna. Transformacje Galileusza i Lorentza, związki przyczynowo-skutkowe. Pęd relatywistyczny. Równoważność masy i energii. Zasady zachowania w mechanice relatywistycznej. Fizyka relatywistyczna a grawitacja.

Elektrodynamika. Pole elektryczne. Prawo Coulomba. Natężenie i potencjał pola elektrycznego. Prawo Gaussa. Równanie Poissona. Energia pola elektrostatycznego. Dipol elektryczny. Pole elektryczne w dielektryku (zjawisko polaryzacji dielektrycznej).

Pole magnetyczne. Siła Lorentza. Prawo Ampere'a dla prądów stałych i dla prądów zmiennych. Potencjał wektorowy i równanie Poissona. Prawo Biote'a-Savarta. Prawo indukcji Faradaya. Indukcyjność. Energia pola magnetycznego.

Równania Maxwella (postać różniczkowa i całkowa, interpretacja). Równania materiałowe. Rozwiązanie równań Maxwella dla próżni - fale elektromagnetyczne. Dyspersja fal elektromagnetycznych.

Optyka falowa i geometryczna. Polaryzacja. Doświadczenie Younga. Interferencja fal. Dyfrakcja Fraunhoffera i Fresnela. Elementy optyki fourierowskiej - transformacje optyczne (mikroskop elektronowy, optyczne przetwarzanie informacji). Emisja spontaniczna i wymuszona - warunki akcji laserowej. Holografia.

Literatura

  1. I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t.1 Mechanika i fizyka cząsteczkowa; t.2 Elektryczność i magnetyzm, fale, optyka. Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1997.
  2. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, Podstawy Fizyki, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
  3. C. Kittel, W. Knight, M. Ruderman, Mechanika; F. C. Crawford: Fale, PWN, 1973; E. Purcell, Elektrodynamika, Wyd. Naukowe PWN Warszawa 1969.

Zbiory zadań

  1. K. Jezierski, B. Kołodka, K. Sierański, Zadania z rozwiązaniami. Skrypt do ćwiczeń dla studentów I roku, cz. I i II. Oficyna Wydawnicza Scripta, Wrocław 2001.
  2. K. Blankiewicz, M. Igalson, Zbiór zadań rachunkowych z fizyki, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1993.
  3. A. Hennel, W. Szuszkiewicz, Zadania i problemy z fizyki, PWN.