Tematy obowiązujące na egzaminie z Fizyki dla grup E2X#S1 i E2Y#S1
Mechanika. Drgania. Fale. Elektryczność. Magnetyzm.
1. Opis ruchu punktu materialnego (wektory położenia, przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia) w ruchu
prostoliniowym. Wychodząc z równania ruchu wyprowadź wyrażenie na zależności czasowe prędkości i położenia
ciała poruszającego się z punktu o współrzędnej zero z przyspieszeniem a, o prędkość początkowej równej v0.
2. Zasada zachowania energii mechanicznej. Zasada zachowania pędu. Ciało o masie m i prędkości v zderza się
niesprężyście ze spoczywającym ciałem o masie M. Jaka jest prędkość ciał po zderzeniu? Podaj zasadę zachowania
energii dla tego przypadku.
3. Opis ruch obrotowego ciała o momencie bezwładności I. Zasada zachowania momentu pędu. Jak zmieni się
prędkość kątowa łyżwiarza o momencie bezwładności I robiącego piruet, jeśli w wyniku przyciągnięcia rąk do
tułowia jego moment bezwładności zmniejszył się o 10%?
4. Wielkości charakteryzujące swobodny oscylator harmoniczny – opis graficzny i matematyczny. Równanie
różniczkowe drgań. Wykazać, że drgania masy M zawieszonej na sprężynie o współczynniku sprężystości k są
harmoniczne. Wyznaczyć częstotliwość kołową i okres tych drgań.
5. Analiza drgań tłumionych. Wielkości charakteryzujące drgania tłumione. Wykazać, że logarytmiczny dekrement
tłumienia = T. Drgania wymuszone. Zależność amplitudy drgań od częstotliwości siły wymuszającej. Pojęcie
rezonansu.
6. Właściwości fal biegnących. Matematyczny opis zaburzenia. Definicje: fali płaskiej, amplitudy, fazy, częstości,
liczby falowej, długości fali, fali podłużnej i poprzecznej. Wyprowadź wyrażenie na falę powstałą w wyniku
superpozycji dwóch jednakowych fal rozchodzących się w przeciwnych kierunkach. Omów właściwości tej fali.
7. Właściwości pola elektrostatycznego. Wyjaśnić pojęcie strumienia pola. Podać prawo Gaussa i wyznaczyć, przy
jego pomocy natężenie pola elektrostatycznego w odległości a od nieskończenie długiego przewodnika
naładowanego ze stałą gęstością liniową λ.
8. Właściwości pola magnetycznego. Podać prawo Ampera i wyznaczyć przy jego pomocy indukcję B w odległości r
od nieskończenie długiego przewodnika przez który płynie prąd o natężeniu I. Magnetyczny moment dipolowy i
jego zachowanie w zewnętrznym polu magnetycznym.
9. Indukcja elektromagnetyczna, prawo Faradaya i reguła Lenza. Trzy zasadnicze sposoby uzyskiwania indukowanej
siły elektromotorycznej. Oblicz SEM i wskaż kierunek prądu w kołowym przewodniku o promieniu r, jeżeli
indukcja pola magnetycznego jest prostopadła do powierzchni koła i maleje wykładniczo z czasem B=B0e-at.
10. Optyka geometryczna a optyka falowa. Interferencja fal od dwóch źródeł. Dyfrakcja światła. Polaryzacja światła.
Zasada Fermata, odbicie i załamanie światła. Wyprowadź wyrażenie na kąt przy którym następuje wzmocnienie
interferencyjne od dwóch źródeł światła spójnego o długości λ. Odległość pomiędzy źródłami d.
Fale elektromagnetyczne. Dualizm korpuskularno falowy. Fizyka kwantowa. Fizyka ciała stałego.
11. Równania Maxwella. Pojęcie fali elektromagnetycznej? Jak powstaje? Propagacja fal EM. Widmo fal
elektromagnetycznych.
12. Źródła promieniowania. Prawa promieniowania ciała doskonale czarnego. Emisja spontaniczna i wymuszona.
Budowa i zasada działania lasera.
13. Podać i wyjaśnić zjawiska świadczące o kwantowej naturze światła. Hipoteza de Broglie'a: fale materii,
doświadczenie Davissona-Germera. Dualizm korpuskularno-falowy.
14. Postulaty mechaniki kwantowej. Pojęcie funkcji falowej. Równanie Schrodingera. Podstawowe wnioski wynikają z
rozwiązania równania Schrodingera dla cząstki znajdującej się w studni potencjału? Wyjaśnić efekt tunelowy.
15. Kwantowy opis budowy atomu wodoru. Przedstawić liczby kwantowe i wielkości fizyczne jakie określają. Atomy
wieloelektronowe. Omówić wpływ zakazu Pauliego na obsadzanie poziomów energetycznych w atomach.
16. Na przykładzie wybranych struktur krystalicznych omówić właściwości sieci krystalicznej, defekty sieci
krystalicznej oraz podstawowe typy wiązań atomów.
17. Statystyczny opis elektronów w ciele stałym. Przestrzeń fazowa, trajektoria fazowa, gęstość stanów, statystyczne i
całkowite funkcje rozkładu, gazy zwyrodniałe i niezwyrodniane. Wyznaczanie wartości średnich.
18. Co to jest pasmo energetyczne i jak powstaje? Jaki jest wpływ kształtu i obsadzenia pasm energetycznych na podział
ciał stałych? Pojęcie masy efektywnej. Pojecie dziury. Masa efektywna elektronów i dziur.
19. Półprzewodnik samoistny i półprzewodnik domieszkowany. Ruchliwość nośników. Wyjaśnić i uzasadnić różnicę
pomiędzy przewodnictwem metali i półprzewodników. Jak zmienia się ono z temperaturą (wykres)?
20. Przemiany i reakcje jądrowe syntezy i rozpadu. Wychodząc z prawa rozpadu promieniotwórczego obliczyć czas
połowicznego rozpadu jeśli stała rozpadu wynosi λ.