Elementy elektrodynamiki i optyki - proseminarium

biologia
biotechnologia
chemia
geologia
geologia stosowana
ochrona środowiska

obowiązkowe

mieszany: w sali i zdalnie

Celem proseminariów jest zaprezentowanie idei elektryczności, magnetyzmu i optyki będących podstawą dalszego zrozumienia zjawisk i problemów stawianych przyszłym chemikom-inżynierom. Przedmiot stanowią praktyczną ilustrację i uzupełnienie zagadnień omawianych na stowarzyszonym wykładzie i w związku z tym nacisk położony jest na wzajemne oddziaływanie teorii i modeli matematycznych. Zajęcia obejmują między innymi następujące zagadnienia: elektrostatyka, prąd elektryczny i pole magnetyczne, obwody prądu stałego i zmiennego, elementy elektrotechniki, prawa optyki i falowa natura światła, wstęp do fizyki kwantowej i jądrowej. Szczególny nacisk położony jest na pokazanie, że wyniki obliczeń mają potencjalne zastosowanie w chemii stosowanej i technologii chemicznej.

Celem proseminariów jest zaprezentowanie idei i zagadnień współczesnej fizyki ze szczególnym uwzględnieniem elektrodynamiki, optyki i podstaw elektroniki będących podstawą dalszego zrozumienia zjawisk i problemów stawianych przyszłym inżynierom chemikom. Przedmiot, w swym założeniu, stanowi fundament i wprowadzenie do zagadnień bardziej zaawansowanych poruszanych na przedmiotach w kolejnych latach studiów (chemia kwantowa, chemia fizyczna, spektroskopia, technologia chemiczna i analiza instrumentalna). Szczególny nacisk położony jest na wzajemne oddziaływanie teorii i modeli matematycznych. W związku z tym wprowadzane są elementy współczesnego opisu matematycznego zjawisk i procesów fizycznych i chemicznych w postaci rachunku różniczkowego i całkowego, ilustrujące w praktyczny sposób idee pokazane na stowarzyszonym wykładzie.

Przedmiot składa się z 30 godzin proseminariów, zawiera w sobie wstęp matematyczny, i porusza następujące zagadnienia:

• Elektrostatyka – prawo Coulomba, prawo Gaussa, pole elektryczne w różnych warunkach.

• Prąd elektryczny – prawa Kirchhoffa, obwody prądu stałego,

• Pole magnetyczne – siła Lorentza, prawo Ampère’a, ruch ładunków w polach elektrycznych i magnetycznych.

• Indukcja elektromagnetyczna – obwody prądu zmiennego, rezonans.

• Równania Maxwella – fale elektromagnetyczne, interferencja, dyfrakcja.

• Podstawowe prawa optyki – soczewki i instrumenty optyczne.

• Wstęp do mechaniki kwantowej i jądrowej – efekt fotoelektryczny, równanie Schrödingera, efekt tunelowy, reakcje jądrowe.

Celem proseminariów jest ilustracja zagadnień pokazanych na wykładzie i zaprezentowanie słuchaczom zastosowania aparatu matematycznego do opisu zjawisk fizycznych. Zakłada się aktywny udział studentów w rozwiązywaniu i dyskutowaniu przewidzianych zagadnień w celu lepszego ich zrozumienia i opanowania materiału. W miarę możliwości stosowane będą różne nowoczesne metody dydaktyczne wzmagające interakcje pomiędzy prowadzącym a słuchaczami (w tym oparte o narzędzia komunikacji elektronicznej).

Proseminaria oparte są głównie o materiały dostarczone przez prowadzącego. Przedmiot bazuje również pewnym stopniu na podanej niżej literaturze.

• Resnick, R., Halliday, D. (1999). Fizyka, Tom 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

• Bogusz, W., Garbarczyk, J., Krok, F. (2016). Podstawy fizyki. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.

Po ukończeniu przedmiotu student:

• powinien posiadać wiedzę o podstawowych pojęciach elektryczności, magnetyzmu i optyki i umieć je zapisać w formie matematycznej;

• powinien wykazać się umiejętnością odczytywania treści stojącej za równaniami fizyki opisującymi różne zjawiska elektromagnetyczne i optyczne;

• powinien umieć rozwiązywać proste problemy rachunkowe z elektrostatyki i elektrodynamiki i umieć odnieść je do otaczającego go rzeczywistości.

Zaliczenie przedmiotu następuje na podstawie zdobycia co najmniej 50% przewidzianej maksymalnej liczby punktów. Punkty przyznawane są na podstawie kolokwiów (przewiduje się dwa kolokwia po 50% każde; liczba kolokwiów może zostać zwiększona w konsultacji ze studentami). Ponadto, do 30% maksymalnej liczby punktów można zdobyć na podstawie tzw. pracy własnej (np. rozwiązania i dyskusje zadań domowych – maksymalnie 10% – i/lub zrobienie tzw. projektu numerycznego połączone z jego obroną – maksymalnie 20%). Ocena końcowa obliczana jest następująco:

90% ≤ wynik w % – 5,0 (bardzo dobry, bdb)

80% ≤ wynik w % < 90% – 4,5 (dobry plus, db+)

70% ≤ wynik w % < 80% – 4,0 (dobry, db)

60% ≤ wynik w % < 70% – 3,5 (dostateczny plus, dst+)

50% ≤ wynik w % < 60% – 3,0 (dostateczny, dst)

wynik w % < 50% – 2,0 (niedostateczny, ndst), niezaliczenie przedmiotu