Fizyka - plan wykładu

1. Kinematyka (opis ruchu). Podstawowe pojęcia: położenie (układ współrzędnych, wektor wodzący), tor, droga, prędkość, przyspieszenie. Przykłady: ruch jednostajny, jednostajnie zmienny, harmoniczny; ruch krzywoliniowy płaski (ruch "jednostajny" po okręgu: |v|=const, ruch w polu jednorodnym na przykładzie pola grawitacyjnego).
2. Dynamika w sformułowaniu Newtona. Bezwładność, siła, pęd, zmiana pędu. Układy inercjalne i nieinercjalne (siły bezwładności). Transformacja Galileusza – niezmienniczość równań Newtona, nierozróżnialność układów inercjalnych (zasada względności – klasyczna). Układ odniesienia związany z Ziemią – inercjalny czy nieinercjalny?
3. Praca, moc, energia. Przykłady: energia kinetyczna, energia potencjalna sprężystości, energia potencjalna pola jednorodnego i niejednorodnego (na przykładzie pola grawitacyjnego i elektrostatycznego). Problem wyczerpywania się źródeł energii. Technologicznie zaawansowane źródła energii - wady i zalety. Projekt ITER.
4. Kinematyka i dynamika ruchu postępowego a obrotowego: formalna identyczność równań – związki między występującymi w nich wielkościami.
5. Zasady zachowania w fizyce (opisowo). Zasady zachowania w mechanice: energii, pędu. Przykłady: ruch w polu zachowawczym, ruch harmoniczny, zderzenia.
6. Oscylator harmoniczny: swobodny, wymuszony (rezonans), tłumiony.
7. Fale, podstawowe własności. Równanie fali. Dyfrakcja i interferencja (zasada Huygensa). Polaryzacja. Fale mechaniczne i elektromagnetyczne.
8. Elementy mechaniki kwantowej: promieniowanie ciała "doskonale czarnego" i kwant energii Plancka; pęd i energia cząski o zerowej masie spoczynkowej; efekt fotoelektryczny i wzór Einsteina; widmo liniowe atomu wodoru, wzór Rydberga – objaśnienie przy pomocy fal materii (postulat kwantowy Bohra, kwantowanie pędu i energii elektronu związanego), stany energetyczne atomu, oddziaływanie atomu z promieniowaniem (lasery); zasada nieoznaczoności Heisenberga; opis stanu układu, funkcje falowe, operatory wielkości fizycznych i ich wartości własne – równanie Schrödingera; funkcje falowe a wyniki obserwacji.
   Mechanika kwantowa a mechanika klasyczna (makroskopowa) – rola stałej Plancka.
9. Paradoksy interpretacyjne mechaniki kwantowej (opisowo): interpretacja kopenhaska (paradoks kota Schrödingera), redukcja funkcji falowej – realne zdarzenie czy chwyt matematyczny; paradoks Einsteina Podolsky'ego Rosena i jego rozstrzygnięcie eksperymentalne (nierówność Bella) – dowód na nielokalność obiektów kwantowych (cząstki splątane). Zjawiska kwantowe a informacja – kubity. Kryptografia kwantowa.