Elementy elektrodynamiki i optyki

biologia
biotechnologia
chemia
geologia
geologia stosowana
ochrona środowiska

obowiązkowe

mieszany: w sali i zdalnie

Celem wykładu jest zaprezentowanie idei elektryczności, magnetyzmu i optyki będących podstawą zrozumienia zjawisk i problemów stawianych przyszłym chemikom-inżynierom. Przedmiot, w swym założeniu, stanowi wprowadzenie do zagadnień bardziej zaawansowanych poruszanych na przedmiotach kursowych i fakultatywnych w kolejnych latach studiów i obejmuje 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 rozumienie związków między teorią fizyczną a wynikami eksperymentów oraz na praktyczne zastosowanie wprowadzonych formalizmów w chemii stosowanej i technologii chemicznej. Wykład ilustrowany jest pokazami.

Celem wykładu 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). W związku z tym szczególny nacisk położony jest na rozumienie związków między teorią fizyczną a wynikami eksperymentów oraz na praktyczne zastosowanie wprowadzonych formalizmów w technice laboratoryjnej i przemysłowej (ze szczególnym uwzględnieniem procesów związanych z szeroko pojętą analizą chemiczną). Wykład ilustrowany jest pokazami zjawisk fizycznych. Wprowadzone są elementy współczesnego opisu matematycznego zjawisk i procesów fizycznych i chemicznych w postaci rachunku różniczkowego i całkowego.

Przedmiot składa się z 30 godzin wykładu i porusza następujące zagadnienia:

• Elektrostatyka – prawo Coulomba, pole elektryczne i potencjał elektryczny, prawo Gaussa, pole elektryczne w ośrodkach materialnych.

• Prąd elektryczny – prawa Kirchhoffa, elementy elektroniczne (oporniki, kondensatory, diody).

• Pole magnetyczne – siła Lorentza, prawo Ampère’a.

• Indukcja elektromagnetyczna – obwody prądu zmiennego, rezonans. Magnetyzm materii.

• Równania Maxwella – fale elektromagnetyczne, promieniowanie.

• Elementy elektrotechniki – silniki i prądnice, transformatory, elektromagnesy.

• Podstawowe prawa optyki – elementy i układy optyczne, interferencja i dyfrakcja fal elektromagnetycznych.

• Wstęp do mechaniki kwantowej – prawo Plancka, efekt fotoelektryczny, widma atomowe, fale materii, równanie Schrödingera.

• Współczesne elementy elektroniczne – półprzewodniki, tranzystory.

• Wstęp do fizyki jądrowej – cząstki elementarne i jądra atomowe, przemiany i reakcje jądrowe.

Celem wykładu jest zaprezentowanie słuchaczom piękna współczesnego świata wraz z wprowadzeniem niezbędnego opisu matematycznego. Rozważania ogólne dotyczące praw fizyki ilustrowane są – wszędzie, gdzie to tylko możliwe – przykładami zastosowań lub manifestacji tych praw w praktyce laboratoryjnej, technice lub przemyśle.

Przedmiot bazuje w pewnym stopniu na podanej niżej literaturze i uzupełniany jest najnowszymi doniesieniami literaturowymi. Wykład będzie uzupełniany materiałami dostarczonymi przez prowadzącego.

• 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 związanych z elektrycznością, magnetyzmem i optyką;

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

• powinien zdawać sobie sprawę, że koncepcje i definicje przedstawione na zajęciach stanowią podstawę dalszych rozważań w dalszych latach studiów chemicznych i inżynierskich;

• powinien umieć znaleźć niezbędne informacje dotyczące omawianych zagadnień w literaturze przedmiotu w zależności od potrzeb.

Zaliczenie przedmiotu następuje na podstawie egzaminu pisemnego. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest zdobycie co najmniej 50% maksymalnej liczby punktów przewidzianej na egzaminie. 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

Przewiduje się dwa terminy egzaminu – jeden w sesji podstawowej, drugi w sesji poprawkowej. Liczba terminów egzaminu może zostać zwiększona w konsultacji ze studentami.