- Nazwa przedmiotu:
- Fizyka III
- Koordynator przedmiotu:
- Dr hab. inż. Michał Marzantowicz
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Mechanika Pojazdów i Maszyn Roboczych
- Grupa przedmiotów:
- Fizyka i mechanika
- Kod przedmiotu:
- 1050-MB000-ISP-0314
- Semestr nominalny:
- 6 / rok ak. 2018/2019
- Liczba punktów ECTS:
- 2
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin kontaktowych - 31, w tym:
a) wykład - 30 godz.;
b) konsultacje - 1 godz.;
2) Praca własna studenta – 25 godzin, w tym:
a) 5 godzin – bieżące przygotowanie się do wykładów oraz dodatkowych pytań testowych
b) 20 godzin – przygotowanie się studenta do 2 kolokwiów.
3) RAZEM - 56 godzin.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1 punkt ECTS – 31 godzin, w tym:
a) wykład -30 godz.;
b) konsultacje - 1 godz.;
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- -
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Zaliczone wykłady obowiązkowe „Fizyka 1” i „Fizyka 2”.
- Limit liczby studentów:
- zgodnie z zarządzeniem Rektora
- Cel przedmiotu:
- Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z opisem ruchu falowego i właściwościami fal, w szczególności fal elektromagnetycznych. Wykład ma przekazać podstawowe informacje z zakresu elektrodynamiki, takie jak równania Maxwella, równania materiałowe, rozwiązania równań Maxwella dla próżni, w szczególności rozwiązania w postaci fal elektromagnetycznych. W ramach przedmiotu przedstawione zostaną również podstawowe źródła światła, ze szczególnym uwzględnieniem zastosowań praktycznych w motoryzacji i projektowaniu pojazdów i maszyn roboczych. Ta część wykładu ma zarówno zapoznać studentów z fizycznymi zasadami działania źródeł światła, jak i przedstawić ich charakterystykę oraz parametry istotne z praktycznego punktu widzenia. Jednym z jej celów dydaktycznych jest przekazanie praktycznej wiedzy umożliwiającej prawidłowy dobór rodzaju oświetlenia do konkretnego zastosowania, oraz wyrobienie zdolności krytycznej oceny zalet i wad poszczególnych źródeł światła oraz porównywania ich parametrów. Studenci zapoznają się również z metodami charakteryzacji tych źródeł oraz sposobami jakościowego i ilościowego opisu ich charakterystyki.
- Treści kształcenia:
- (1) Ruch falowy i jego związek z ruchem drgającym. Zjawiska falowe. Równanie różniczkowe fali. Rodzaje fal. Fala akustyczna. Efekt Dopplera.
(2) Fale elektromagnetyczne - równania Maxwella. Widmo fal elektromagnetycznych. Rozchodzenie się fal elektromagnetycznych. Wektor Poyntinga. Dyspersja fal elektromagnetycznych.
(3) Rozchodzenie się fali świetlnej — zasada Fermata. Elementy optyki geometrycznej –zjawisko załamania, zwierciadła, równanie soczewki. Prędkość fazowa i grupowa fal — dyspersja fal elektromagnetycznych.
(4) Optyka falowa: Interferencja fal – doświadczenie Younga, interferometr, postrzeganie barw, powłoki antyrefleksyjne. Dyfrakcja fal - obrazy dyfrakcyjne, dyfrakcyjna granica rozdzielczości, soczewki dyfrakcyjne. Polaryzacja fali – dwójłomność, własności optyczne ciekłych kryształów, zasada działania wyświetlaczy LCD.
(5) Foton jako kwant światła, korpuskularna natura fal elektromagnetycznych. Ciało doskonale czarne. Zdolność emisyjna / absorpcyjna. Prawo przesunięć Wiena. Pomiar temperatury widmowej. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, efekt Comptona. Lampa żarowa i lampa halogenowa.
(6) Falowe własności materii. Model Bohra atomu wodoru – postulaty, obliczanie energii elektronu. Widmo wodoru,
widma absorpcyjne i emisyjne innych pierwiastków. Zasada działania lamp wyładowczych (jarzeniowych), zastosowanie w samochodowych lampach HID. Luminescencja i luminofory. Widmo i temperatura płomienia. Promieniowanie rentgenowskie i zasada działania lampy rentgenowskiej.
(7) Fizyka kwantowa. Pojęcie funkcji falowej. Równanie Schrödingera – rozwiązania wybranych przypadków. Zjawisko tunelowania. Atom jako studnia potencjału – opis zachowania elektronu. Kwantowy model atomu. Liczby kwantowe i ich znaczenie. Powłoki elektronowe - zasady obsadzania poziomów. Układ okresowy pierwiastków.
(8) Statystyki kwantowe. Lasery – budowa, zasada działania i zastosowania.
(9) Elementy fizyki ciała stałego - struktura pasmowa i jej wpływ na właściwości ciał stałych. Właściwości półprzewodników samoistnych i domieszkowanych. Złącze p-n i jego właściwości. Diody świecące (LED) i ich zastosowanie w oświetleniu drogowym i oświetleniu pojazdów. Fotodiody i ich zastosowanie.
(10) Elementy fotometrii. Podstawowe wielkości radiometryczne i fotometryczne. Zastosowanie fotometrii w charakteryzacji źródeł światła, podstawowe normy dotyczące oświetlenia. Porównanie różnych źródeł światła.
- Metody oceny:
- Dwa kolokwia, składające się z dwóch części (I i II część semestru). Dodatkowe pytania w trakcie wykładu.
Zaliczenie na podstawie punktów uzyskanych w trakcie semestru. Do zaliczenia przedmiotu należy uzyskać 50% punktów.
Dodatkowe punkty związane z aktywnym udziałem w wykładach.
Ocena:
0-12 2.0
12.1-14.5 3.0
15.6-16.9 3.5
17-19.3 4.0
19.4-21.7 4.5
21.8-24 5.0
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- 1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, „Podstawy Fizyki”, PWN.
2. J. Orear, „FIZYKA” WNT.
3. W. Bogusz, J. Garbarczyk, F. Krok, „Podstawy Fizyki”, WPW.
- Witryna www przedmiotu:
- Materiały do wykładu dostępne na stronie: https://adam.mech.pw.edu.pl/~marzan/
- Uwagi:
- -
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_W01
- Rozróżnia rodzaje fale, ma uporządkowaną wiedzę z zakresu matematycznego opisu fal i potrafi opisać ruch falowy przez równania fali, oraz potrafi wytłumaczyć zjawiska interferencji i dyfrakcji fal jako nałożenie się funkcji opisujących fale.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_W01, KMiBM_W02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01, T1A_W01
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_W02
- Potrafi opisać rozchodzenie się fal, w szczególności fal świetlnych za pomocą optyki falowej i geometrycznej. Zna zasady działania podstawowych przyrządów optycznych. Potrafi wymienić praktyczne przykłady zastosowania praw optyki geometrycznej i falowej, w szczególności we wskaźnikach, wyświetlaczach i oświetleniu pojazdów.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_W02, KMiBM_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_W03
- Potrafi wyjaśnić podstawy fizyczne działania podstawowych źródeł światła, takich jak lampy żarowe, jarzeniowe, laser, diody świecące. Rozróżnia właściwości światła wytworzonego przez poszczególne źródła, w szczególności rozkład spektralny.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_W02, KMiBM_W03
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01, T1A_W03, T1A_W04
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_W04
- Zna zastosowania praktyczne poszczególnych źródeł światła. Potrafi opisać budowę ich źródeł i wyjaśnić zasadę ich działania.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_W02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_W05
- Zna definicje radiometrycznych i fotometrycznych jednostek opisujących światło. Potrafi opisać charakterystykę widzenia ludzkiego oka. Zna podstawowe techniki pomiaru światła oraz źródeł światła.
Weryfikacja: Kolokwium
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_W02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_U01
- Potrafi obliczać i szacować podstawowe parametry opisujące fale i ich rozchodzenie się w przestrzeni. Potrafi zastosować równanie fali do obliczania natężenia fali w danym punkcie przestrzeni.
Weryfikacja: Kolokwium, dodatkowe pytania testowe
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_U02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U09
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_U02
- Potrafi obliczać i konstruować geometrycznie drogę promienia świetlnego oraz miejsca wzmocnień i wygaszeń fal. Potrafi zaprojektować proste przyrządy optyczne oraz w jakościowy i ilościowy sposób opisywać wpływ parametrów przyrządów optycznych na powstający obraz optyczny. Potrafi zidentyfikować przyczyny powstawania zniekształceń obrazu.
Weryfikacja: Kolokwium, dodatkowe pytania testowe
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_U02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U09
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_U03
- Potrafi odpowiednio dobierać i stosować metody optyczne w pomiarze odległości i prędkości obiektów metody optyczne, w tym interferometryczne i dopplerowskie. Potrafi w prawidłowy sposób interpretować wyniki uzyskane tymi metodami.
Weryfikacja: Kolokwium, dodatkowe pytania testowe.
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_U02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U09
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_U04
- Potrafi odpowiednio dobrać źródło światła do danego zastosowania, w krytyczny sposób oceniając wady i zalety opracowanego rozwiązania. Potrafi dobrać układ zasilania odpowiedni dla danego źródła.
Weryfikacja: Kolokwium, dodatkowe pytania testowe
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_U02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U09
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_U05
- Potrafi dobrać odpowiednią metodę pomiaru właściwości światła. Potrafi zastosować normy dotyczące oświetlenia i na ich podstawie szacować parametry niezbędnych źródeł światła.
Weryfikacja: Kolokwium, dodatkowe pytania testowe
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_U02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U09
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt 1050-MB000-ISP-0314_K01
- Jest świadomy roli, jaką odpowiednie źródła światła odgrywają w zapewnieniu komfortu i bezpieczeństwa pracy oraz życia codziennego. Potrafi szacować ekonomiczne aspekty stosowania wybranych źródeł światła i wskazać rozwiązania optymalne z punktu widzenia ekologii.
Weryfikacja: Dodatkowe pytania testowe
Powiązane efekty kierunkowe:
KMiBM_K02
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_K02, InzA_K01