Prof. dr hab. Józef Korecki C-1, IIp, pok. 207 Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Katedra Fizyki Ciała Stałego Konsultacje: czwartek, godz. 12-14

Wstęp - Historia fizyki: fizyka klasyczna a fizyka współczesna Najważniejsze osiągnięcia fizyki klasycznej Problemy fizyki z początku XX wieku: Teoria względności, Teoria kwantów Promieniowanie ciała doskonale czarnego Zjawisko fotoelektryczne Efekt Comptona Model atomu Bohra Mechanika kwantowa: postulaty, funkcja falowa, równanie Schrödingera Przykłady układów kwantowych: studnia i bariera potencjału, Fizyka atomowa: atom wodoru, atomy wieloelektronowe Ciekawostki z dziedziny nanotechnologii Synchrotrony Wszechświat i cząstki elementarne

„Fizyka współczesna” – czym jest?

Łatwiej powiedzieć czym nie jest, nie jest „Fizyką klasyczną”

Prekursorzy fizyki

Archimedes ( 287 – 212 pne)

Alhazen (965 - 1040):

Mikołaj Kopernik (1473 - 1543)

Rozwój fizyki z gr. Φύσις (physis)) – natura, przyroda

(długo, do końca XIX w. fizyka nazywana była filozofią przyrody)

Galileo Galilei (1564–1642)

Fizyka klasyczna X

VII

w X

VIII

w

XIX

w

Mechanika klasyczna

Toricelli (1608 - 1647)

Boyle Gay-Lussac

Termodynamika Elektromagnetyzm Fale Optyka

Sir Isaac Newton (1642–1727)

Optyka

Michael Faraday (1791 - 1867

James Clerk Maxwell (1831 - 1879)

William Thomson (Lord Kelvin) (1824–1907)

James Prescott Joule (1818 – 1889)

Sadi Carnot (1796-1832)

Ludwig Boltzmann (1844–1906)

Josiah Willard Gibbs (1839 – 1903)

Alessandro Volta (1745 – 1827)

Johannes Kepler (1571—1630):

Robert Hooke (1635 - 1703)

Charles Coulomb (1736 - 1806):

Thomas Young (1773 - 1829):

Joseph Fraunhofer, (1787 - 1826)

André-Marie Ampère (1777 - 1836):

Georg Ohm (1789 – 1854)

Nikola Tesla (1856 - 1943):

Heinrich Hertz (1857 - 1894)

William Rowan Hamilton (1805–1865)

Joseph-Louis Lagrange (1736 – 1813) Augustin Jean Fresnel

(1788 – 1827)

Christian Doppler (1803 – 1853)

Fizyka klasyczna Mechanika klasyczna Zasady dynamiki

.0dd0 const

twyp =⇒=⇒==∑ ppFF

avF mt

mwyp ==ddDla stałej masy

I - zasada bezwładności, - zasada zachowania pędu (momentu pędu)

twyp dd pF =

II zasada

∫=−⇒t

wypdt0

Fpp 0

.0 gdy 0 wyp == Fa

III zasada (układ ciał)

mB mA ABF BAF

BBAA

ABBA

mm aaFF

−=−=

Zasada zachowania energii (mechanicznej) http://www.physicsclassroom.com http://www.allstar.fiu.edu

Fizyka klasyczna Termodynamika

I - zasada zachowania energii

∆U =∆Q + ∆W

Zasady termodynamiki

Clausius:

„Nie istnieje proces termodynamiczny, którego jedynym wynikiem byłoby pobranie ciepła ze zbiornika o temperaturze niższej i przekazanie go do zbiornika o temperaturze wyższej."

Lord Kelvina:

„Nie jest możliwy proces, którego jedynym skutkiem byłoby pobranie pewnej ilości ciepła ze zbiornika i zamiana go w równoważną ilość pracy"

„Nie istnieje perpetuum mobile drugiego rodzaju”

II – określa naturalny kierunek procesów samorzutnych

Fizyka klasyczna Elektromagnetyzm

Równania Maxwella dla pól elektromagnetycznych

Rozszerzone Prawo Ampera

0=⋅∫A

AdB

Prawo Gaussa dla magnetyzmu

Wokół zmiennego pola magnetycznego powstaje wirowe pole elektryczne

Nie ma izolowanych biegunów magnetycznych

Źródłem wirowego pola magnetycznego jest prąd lub zmienne pole elektryczne

+=⋅∫ dt

dΦεIμldB E

C00

Prawo Faradaya

dtdΦldE B−=⋅∫

Prawo Gaussa dla elektryczności

0εi

A

qAdE ∑

∫ =⋅

Źródłem pola elektrycznego jest ładunek

Fizyka klasyczna Fale, Optyka

2

2

22

2

v1

ty

xy

∂∂=

∂∂

λπ2=k T

πω 2=

)sin( tkxAy ω−=

kω=v

Zasada Huyghensa Interferencja Dyfrakcja

http://www.acs.psu.edu/drussell/demos/waves/wavemotion.html

„Fizyka współczesna”

Koniec XIX w. – „kompletna” fizyka, za wyjątkiem paru „drobiazgów”: A. - Niezmienniczość prędkości światła (dośw. Michelsona i Morleya)

B. - Promieniowanie ciała doskonale czarnego - Zjawisko fotoelektryczne

Następny wykład: Narodziny „Fizyki współczesnej”