Fizyka

Opis kierunku studiów Fizyka
poziom: studia licencjackie I stopnia
semestry: min. 6
ECTS: min. 180

Absolwent potrafi - przykładowe umiejętności:

• Absolwent posiada wiedzę ogólną z zakresu fizyki opartą na gruntownych podstawach nauk matematyczno-przyrodniczych.
• Posiada umiejętności rozumienia i ścisłego opisu zjawisk fizycznych, korzystania z nowoczesnej aparatury pomiarowej oraz technicznych systemów diagnostycznych.
• Umie gromadzić przetwarzać oraz przekazywać informacje.
• Zna język obcy na poziomie B2 oraz umie posługiwać się językiem specjalistycznym z zakresu nauk fizycznych.
• Absolwent jest przygotowany do pracy w laboratoriach: badawczych, badawczo-rozwojowych i diagnostycznych oraz w szkolnictwie - po ukończeniu specjalności nauczycielskiej (zgodnie ze standardami kształcenia przygotowującego do wykonywania zawodu nauczyciela).
• Ma kompetencje niezbędne do obsługi i nadzoru urządzeń, których działanie wymaga podstawowej wiedzy z zakresu fizyki.
• Absolwent jest przygotowany do podjęcia studiów II stopnia.

lista kierunków na uczelniach:

Fizyka - studia licencjackie

Przykładowe tematy:

Matematyka

Treści kształcenia: Algebra - Układy równań liniowych. Macierze. Wyznaczniki. Wybrane struktury algebraiczne - grupy, pierścienie, ciała. Przestrzenie liniowe rzeczywiste i zespolone. Odwzorowania liniowe - własności. Zagadnienie wartości własnych. Formy liniowe, biliniowe i hermitowskie. Przestrzenie z iloczynem skalarnym. Przestrzenie unitarne. Analiza matematyczna - Indukcja matematyczna. Rachunek zbiorów. Odwzorowania - ich własności. Elementy topologii w przestrzeniach metrycznych. Ciągi liczbowe. Granica i ciągłość funkcji. Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej i funkcji wielu zmiennych. Całka nieoznaczona i całka oznaczona funkcji jednej zmiennej. Zastosowania rachunku całkowego. Szeregi liczbowe. Ciągi i szeregi funkcyjne. Równania różniczkowe zwyczajne i cząstkowe w zakresie niezbędnym dla mechaniki punktów i pól. Zagadnienia graniczne - początkowe, brzegowe. Szeregi i całki Fouriera. Teoria przestrzeni Hilberta. Elementy analizy wektorowej. Funkcje zespolone.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: posługiwania się aparatem matematycznym i metodami matematycznymi w opisie i modelowaniu zjawisk i procesów fizycznych.

Podstawy fizyki

Treści kształcenia: Mechanika - Podstawowe wielkości fizyczne - pomiar. Międzynarodowy układ jednostek SI. Wektory i wielkości wektorowe w fizyce. Ruch prostoliniowy. Ruch w dwóch i trzech wymiarach. Siła i ruch. Zasady dynamiki Newtona. Energia kinetyczna, praca. Energia potencjalna, zachowanie energii. Zderzenia. Ruch obrotowy brył sztywnych. Statyka i dynamika płynów. Drgania mechaniczne i fale. Oddziaływanie grawitacyjne, pole grawitacyjne. Transformacja Lorentza. Elektryczność i magnetyzm - Ładunek elektryczny, pole elektryczne. Prawo Coulomba. Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny. Dielektryk w polu elektrycznym. Kondensatory. Prąd elektryczny, prawa przepływu prądu. Obwody elektryczne. Pola magnetyczne. Prawo Ampera. Indukcja i indukcyjność. Drgania elektromagnetyczne. Prąd zmienny. Równania Maxwella. Fale elektromagnetyczne. Optyka - Fala świetlna na granicy dwóch ośrodków. Polaryzacja światła. Dyfrakcja i interferencja światła. Prędkość światła. Współczynnik załamania światła - jego dyspersja. Klasyczne i nieklasyczne źródła światła. Detektory optyczne. Budowa materii - Zjawiska nieklasyczne, koncepcja fotonu. Stabilność atomu, model Rutherforda-Bohra. Fale de Broglie'a. Równanie Schrödingera. Atom wodoru. Obiekty kwantowe w polach zewnętrznych. Modele jądrowe. Promieniotwórczość. Klasyfikacja cząstek elementarnych.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: rozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie; opisu podstawowych zjawisk fizycznych w przyrodzie; formułowania problemu oraz wykorzystywania metodyki badań fizycznych (eksperymentalnych i teoretycznych) do jego rozwiązywania.

Astronomia

Treści kształcenia: Ważniejsze odkrycia astronomiczne do połowy XIX wieku. Nośniki informacji o Wszechświecie. Fizyka i ewolucja gwiazd. Materia międzygwiazdowa. Budowa Galaktyki. Astronomia pozagalaktyczna. Elementy kosmologii.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: rozumienia zjawisk astronomicznych i praw nimi rządzących; posługiwania się terminologią astronomiczną; oceny aktualnego stanu badań astronomicznych.

Elektrodynamika

Treści kształcenia: Elektrostatyka - Prawo Coulomba. Prawo Gaussa. Potencjał elektryczny - równanie Poissona, równanie Laplace'a. Praca i energia w elektrostatyce. Pole elektryczne w materii - dielektryki, podatność elektryczna, przenikalność elektryczna. Magnetostatyka - Siła Lorentza. Prawo Biota-Savarta. Prawo Ampera. Magnetyczny potencjał wektorowy. Indukcja elektromagnetyczna. Pola zmienne w czasie. Prawo indukcji Faradaya. Prąd przesunięcia Maxwella. Równania Maxwella. Potencjały i pola źródeł zmiennych w czasie. Potencjał wektorowy i skalarny. Transformacje cechowania. Elektrodynamika a teoria względności.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: rozumienia zjawisk elektromagnetycznych i podstawowych praw rządzących nimi; opisu zjawisk i procesów z zakresu elektrodynamiki.

Podstawy fizyki kwantowej

Treści kształcenia: Korpuskularne własności promieniowania. Falowe własności cząstek. Budowa atomów. Spektroskopia. Metody matematyczne w mechanice kwantowej - przestrzenie wektorowe, przestrzenie Hilberta, notacja Diraca, operatory - reprezentacja w bazie ciągłej i dyskretnej. Postulaty mechaniki kwantowej - stan układu kwantowego, przyporządkowanie wielkościom mierzalnym operatorów, pomiar i wartości własne operatorów, probabilistyczna interpretacja wyników pomiarów, ewolucja czasowa układu kwantowego. Zasada nieoznaczoności. Oscylator harmoniczny - reprezentacja położeniowa i energetyczna. Moment pędu i spin. Symetrie w mechanice kwantowej - symetrie względem przesunięć w przestrzeni i w czasie, symetrie względem obrotów - związek z zasadami zachowania.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: rozumienia istoty zjawisk kwantowych; wykorzystywania formalizmu mechaniki kwantowej do opisu zjawisk kwantowych.

Laboratorium fizyczne

Treści kształcenia: Metody pomiarowe z zakresu fizyki klasycznej - także z zastosowaniem technik elektronicznych i komputerowego wspomagania eksperymentu. Planowanie pomiarów, budowa układów pomiarowych, wykonanie pomiarów, ocena niepewności pomiarów.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: przeprowadzania prostych pomiarów fizycznych; stosowania metodyki pomiarów fizycznych; analizy danych pomiarowych; prezentacji oraz interpretacji wyników pomiarów.

Mechanika klasyczna i relatywistyczna

Treści kształcenia: Prawa ruchu układów mechanicznych - zasady i wynikające z nich równania ruchu. Układ inercjalny. Własności czasoprzestrzeni - związane z nimi prawa zachowania: energii, pędu i momentu pędu. Ruch punktu materialnego. Zagadnienie ruchu dwóch ciał. Całkowanie równań ruchu - ruch w polu centralnym, ruch harmoniczny. Grawitacja, prawa Keplera. Małe drgania. Zderzenia cząstek. Ruch ciała sztywnego. Elementy mechaniki relatywistycznej opartej o szczególną teorię względności. Relatywistyczne równania ruchu.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: doceniania roli matematyki jako podstawowego narzędzia badawczego fizyki; opisu zjawisk fizycznych i praw nimi rządzących; rozumienia znaczenia pojęć niezbędnych do zgłębiania mechaniki kwantowej.

Termodynamika i fizyka statystyczna

Treści kształcenia: Podstawowe pojęcia termodynamiki. Energia wewnętrzna, entalpia, praca, ciepło. Gaz doskonały - opis termodynamiczny. Entropia - definicja fenomenologiczna i statystyczna, entropia gazu doskonałego. Energia swobodna, entalpia swobodna, potencjał chemiczny. Zasady termodynamiki. Procesy odwracalne i nieodwracalne, samorzutne i wymuszone. Równowaga termodynamiczna. Układy zamknięte, otwarte i izolowane. Elementy termodynamiki procesów nierównowagowych - równania przepływów, transport ciepła. Zespoły statystyczne - mikrokanoniczny, kanoniczny. Wielki rozkład kanoniczny.

Efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje: rozumienia zależności termodynamicznych; opisu zjawisk i procesów na gruncie termodynamiki i fizyki statystycznej.