Historia fizyki 390-FS1-1HF

Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy
Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne.
Poziom kształcenia: studia pierwszego stopnia
Rok studiów/semestr: 1. rok/1. semestr
Punkty ECTS: 2

Bilans nakładu pracy studenta:
- udział w konwersatoriach (30 godz.),
- udział w konsultacjach (10 godz.),
- praca własna studenta w domu (10 godz.),

Wskaźniki ilościowe:
- nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 1.6 ECTS;
- nakład pracy studenta związany z samodzielna pracą - 0.4 ECTS.

Zasady użycia sztucznej inteligencji (SI):
Podczas zajęć dozwolone jest korzystanie z systemów SI w zakresie:
1. Tłumaczenia maszynowego tekstów źródłowych z języków obcych.
2. Wyszukiwania i organizowania źródeł naukowych.
3. Tworzenia symulacji i modelowania omawianych na wykładzie zjawisk fizycznych.

W przypadku stwierdzenia naruszeń powyższych zasad, osoba kształcąca się może zostać pociągnięta do odpowiedzialności na podstawie odrębnych przepisów dyscyplinarnych.

Treść nauczania obejmuje:
1) Fizyka Galileusza: Dialog o dwu układach świata, Dyskusje i dowody matematyczne o dwóch nowych naukach. Proces Galileusza. René Descartes (Kartezjusz):”Rozprawa o metodzie”. Osiągnięcia Roberta Hooke'a.
2) Izaak Newton: pierwsze lata życia, studia. Wprowadzenie rachunku różniczkowego i całkowego. Pierwsze prace optyczne - teleskop zwierciadlany. Publikacja Zasad matematycznych filozofii naturalnej (Philosophiae naturalis principia mathematica).
3) Jan Kepler i Tycho de Brahe - za i przeciw ideom Mikołaja Kopernika.
4) Ewangelista Torricelli, Błażej Pascal, Otto von Guericke i Robert Boyle - odkrycie ciśnienia atmosferycznego i mechanicznych właściwości powietrza. Pierwsze pomiary temperatury.
5) Optyka w wieku siedemnastym. Wyjasnienie zjawiska załamania światła- Prawo Snelliusa, dyfrakcja światła, podwójne załamanie światła, zagadnienie prędkości światła. Dwa podejścia do teorii światła: Christiaan Huygens - Rozprawa o świetle, Izaak Newton - Nowa teoria światła i barw.
6) Wielcy mechanicy XVIII stulecia: ród Bernoullich. Leonard Euler. Jakub Hermann, Jan Chrzciciel Le Rond d'Alembert, Piotr Moreau de Maupertuis, Józef Ludwik Lagrange. Powstanie mechaniki analitycznej. Teoria drgań. Piotr Szymon de Laplace i jego program naukowy.
7) Osiemnastowieczny spór kartezjanizmu z newtonianizmem. Temperatura i ciepło, skale termometryczne, ciepło utajone, spór o naturę ciepła, teoria cieplika.
8) Elektryczność i magnetyzm w osiemnastym wieku: Williama Gilberta. Początki fizyki elektryczności, wynalezienie butelki lejdejskiej, pytania o liczbę fluidów elektrycznych, fluid cieplny a fluidy elektryczne, prawo Coulomba, elektryczność zwierzęca, stos elektryczny.
9) Elektrostatyka i elektrochemia na początku dziewiętnastego wieku. Odkrycia Oersteda i Ampere'a. Odkrycie praw przepływu elektryczności.
10) Prace Michała Faraday'a, indukcja elektromagnetyczna.
11) Odkrycie promieniowania nadfioletowego i podczerwonego. Falowa teoria światła Tomasza Younga. Matematyczna, falowa teoria światła Augustyna Fresnela. Odkrycie światła spolaryzowanego, odkrycie widm cząsteczkowych i atomowych. Zjawisko Dopplera. Pomiary prędkości światła - doświadczenia Michelsona i Morley'a.
12) Matematyczna teoria ciepła – Jan Chrzciciel de Fourier, Szymon Denis Poisson, Mikołaj Leonard Sadi Carnot. Zasady termodynamiki - William Thomson (lord Kelvin) I Rudolf Clausius. Kinetyczna teoria gazów: James Clerk-Maxwell, Ludwik Boltzmann. Mechanika statystyczna: Jozjasz Willard Gibbs. Spór atomizmu z energetyzmem.
13) Zasada zachowania energii - prace Juliusza Roberta Mayera, Jamesa Joule'a i Hermanna Helmholtza. Skraplanie gazów.
14) Wprowadzenie układu jednostek elektrycznych i magnetycznych. Synteza elektromagnetyzmu Maxwella. Notacja wektorowa Heaviside'a. Odkrycie fal elektromagnetycznych - Henryk Hertz. Elektrodynamika Lorentza. Fizyka na przełomie stuleci. Sytuacja w nauce około roku 1900.
15) Kształtowanie się koncepcji atomistycznej w wieku dziewiętnastym. Jan Dalton. Odkrycie układu okresowego pierwiastków. Początek badań nad promieniotwórczością – Henryk Becquerel, Maria Skłodowska-Curie, Piotr Curie, Ernest Rutherford, Pierwszy duży rezonans społeczny badań fizycznych w historii.
16) Promieniowanie ciała doskonale czarnego. Powstanie teorii promieniowania ciala doskonale czarnego. Kwanty promieniowania. Max Planck. 1905 - rok Einsteina: O elektrodynamice ciał w ruchu, Czy bezwładność ciała zależy od zawartej w nim energii? Wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego, Szczególna Teoria Względności, teoria ruchów Browna.
17 Model atomu Bohra. Fizyka promieni X. Model atomu Bohra-Sommerfelda. Doświadczenie Sterna-Gerlacha. Odkrycie korpuskuł światła (fotonu). Odkrycie falowej natury elektronu. Powstanie mechaniki kwantowej: mechanika macierzowa Heisenberga, mechanika falowa Schrödingera, zakaz Pauliego, równanie Diraca, interpretacja Borna, nierówności Bella, stany splątane.
18) W kręgu Einsteina: Marian Smoluchowski, Henryk Lorentz, Hermann Minkowski, Henryk Poincaré. Lata 1913 – 1917, Einstein tworzy Ogólną Teorię Względności. Wczesne modele atomu, doświadczenia Millikana, pomiar elementarnego ładunku elektrycznego. Odkrycie jądra atomowego.
19) Rok 1932. - odkrycie neutronu, odkrycie pozytonu, pierwsza reakcja jądrowa w akceleratorze, teoria Gamowa promieniowania alfa, cyklotron. Rozwój fizyki jądrowej: Fermiego teoria rozpadu beta, odkrycie sztucznej promieniotwórczości, odkrycie rozszczepienia jąder uranu, produkcja pierwszych pierwiastków transuranowych, modele jąder atomowych.
20) Odkrycie izotopów. Model protonowo - elektronowy jądra atomowego. Model Rutherforda. Przemiany jądrowe z udziałem cząstek alfa i beta. Hipoteza neutrina. Odkrycie promieniowania kosmicznego.
21) Teoria Yukawy sił jądrowych. Odkrycie mionu i pionu. Powstanie elektrodynamiki kwantowej. Struktura nadsubtelna atomu wodoru. Przesunięcie Lamba. Dziwność. Hipoteza kwarków. Powstanie chromodynamiki kwantowej. Fizyka neutrin.
22) Przyspieszenie technologiczne w latach drugiej wojny światowej. Fermiego stos atomowy. Projekt Manhattan, rola Oppenheimera. Niemieckie prace nad bombą atomową. Bomba wodorowa: Ulam, Teller, Sacharow. Katastrofy jądrowe. Czarnobyl.
23) Rozwój fizyki ciała stałego i optyki w drugiej połowie dziewiętnastego i w dwudziestym wieku. Klasyczna teoria elektronowa metali. Odkrycie półprzewodników. Kwantowa teoria ciał stałych. Wynalezienie tranzystora - kultura masowa. Rozwój badań związanych z nadprzewodnictwem. Magnetyzm ciał stałych. Masery, lasery i holografia. Fizyka początków dwudziestego pierwszego wieku.
24) Powstanie teorii oddziaływań elektrosłabych (Glashow, Weinberg, Salam). Powstanie Modelu Standardowego.Odkrycie cząstki Higgsa w LHC. Perspektywy i kierunki rozwoju fizyki w dwudziestym pierwszym wieku.
25) Astrofizyka i kosmologia w drugiej połowie dziewiętnastego i w dwudziestym wieku. Odkrycie Galaktyki. Struktura galaktyk. Kosmologiczne konsekwencje Ogólnej Teorii Względności. Rozszerzanie się Wszechświata. Powstanie radioastronomii. Odkrycie promieniowania tła. Kosmologia Wielkiego Wybuchu.