Фізика, частина 2
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.174.00.O.014
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Загальної фізики
Лектор: Романюк Микола Миколайович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Завдання навчальної дисципліни відповідно до освітньої програми
Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей (знань, умінь, навичок):
загальні компетентності (КЗ):
1. КЗ 1. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
Спеціальні (фахові, предметні) компетентності (КС):
1. КС 2. Здатність застосовувати знання фізики в обсязі, необхідному для розуміння процесів в системах автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологіях.
Результати навчання: Студент повинен показати наступні програмні результати навчання:
Інтегральна компетентність (ІНТ)
Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної діяльності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі.
Програмні результати навчання (ПР):
1. ПР 2. Знати фізику на рівні, необхідному для розв’язання типових задач і проблем автоматизації.
2. КС 2. Здатність застосовувати знання фізики в обсязі, необхідному для розуміння процесів в системах автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологіях
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
Фізика (шкільний курс)
Фізика, частина 1 (університетський курс)
Хімія (шкільний курс)
Алгебра (шкільний курс)
Геометрія (шкільний курс)
Супутні і наступні навчальні дисципліни:
Вища математика, частини 1, 2
Математичний аналіз
Комп’ютерні технології та програмування
Теорія автоматичного керування
Електротехніка та схемотехніка
Короткий зміст навчальної програми: Курс загальної фізики «Фізика, Частина 2» призначений для ознайомлення студентів із основним курсом фізики (магнетизм, хвильова оптика, атомна фізика, елементи ядерної фізики, елементи квантової статистики та фізики твердого тіла) на університетському рівні складності, тобто із використанням методів вищої математики для отримання аналітичних описів складних фізичних процесів. Вивчення даного курсу передбачає також розв'язування задач, та виконання лабораторних робіт із наступним вивченням обробки результатів вимірювань, освоєнням за необхідності способів їх графічного представлення, оцінкою похибок вимірювань, та аналізом отриманих експериментальних результатів.
Курс фізики служить основою для розуміння фізичної сторони процесів, які відбуваються у реальних промислових установках, і допомагає створювати математичні моделі відповідних процесів для автоматизованих систем керування.
Опис: 1. Електромагнетизм
Тема 1: Магнітне поле
Магнітна індукція. Закон Ампера. Закон Біо–Савара–Лапласа. Закон повного струму для магнітного поля у вакуумі. Вихровий характер магнітного поля. Сила Лоренца. Ефект Холла.
Тема 2: Контур зі струмом у магнітному полі.
Циркуляція вектора магнітної індукції. Контур зі струмом в магнітному полі. Магнітний потік. Теорема Остроградського – Гауса для магнітного поля. Робота при переміщенні провідника і контура з струмом у магнітному полі.
Тема 3: Магнітне поле у речовині.
Магнітне поле в речовині. Магнітні моменти атомів. Магнетики. Намагніченість. Закон повного струму для магнітного поля в речовині. Напруженість магнітного поля. Явище електромагнітної індукції. Закон Ленца. Закон Фарадея. Явище самоіндукції. Індуктивність. Енергія магнітного поля.
Тема 4: Рівняння Максвелла. Електромагнітні хвилі.
Основи теорії Максвелла для електромагнітного поля. Струм зміщення. Рівняння Максвелла для електромагнітного поля. Основні властивості електромагнітних хвиль. Потік енергії. Вектор Умова–Пойнтінга.
2 Хвильова оптика
Тема 5: Хвильова оптика. Інтерференція світла.
Інтерференція світла. Когерентні світлові хвилі та їх отримання. Інтерференція світла в тонких плівках. Просвітлення оптики за методом Олександра Смакули. Інтерферометри.
Тема 6: Дифракція світла.
Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Прямолінійність поширення світла. Дифракція Френеля на круглому отворі та диску. Дифракція Френеля на щілині та на дифракційній ґратці.
Тема 7: Дисперсія світла.
Дисперсія світла. Області нормальної та аномальної дисперсії.
Тема 8: Поляризація світла.
Природне та поляризоване світло. Закон Малюса. Поляризація світла при відбиванні. Закон Брюстера.
Подвійне променезаломлення. Штучна оптична анізотропія.
3. Атомна фізика
Тема 9: Атомна фізика
Теплове випромінювання. Розподіл енергії у спектрі випромінювання абсолютно чорного тіла. Закон Стефана-Больцмана. Закон зміщення Віна. Квантова гіпотеза випромінювання. Формула Планка.
Тема 10: Атом водню у теорії Бора.
Атом водню та його спектр за теорією Бора. Формула де–Бройля. Дослідне обґрунтування корпускулярно-хвильового дуалізму властивостей речовини.
Тема 11: Хвильова функція. Рівняння Шредінґера.
Співвідношення невизначеностей як прояв корпускулярно-хвильового дуалізму властивостей матерії. Хвильова функція та її статистичний зміст. Рівняння Шредінґера. Частинка в одномірній прямокутній „потенціальній ямі”.
Тема 12: Атом водню. Поглинання та випромінювання світла атомами.
Атом водню у квантовій механіці. Принцип Паулі. Розподіл електронів у атомі по станах. Комбінаційне розсіяння світла. Поглинання, спонтанне і вимушене випромінювання. Лазери.
4. Елементи фізики атомного ядра
Тема 13: Елементи фізики атомного ядра
Характеристика і склад атомного ядра. Нуклони. Взаємодія нуклонів та поняття про властивості і природу ядерних сил. Дефект маси та енергія зв’язку ядра. Радіоактивність. Основний закон радіоактивного перетворення ядер. Закономірності альфа-, бета-, та гама- випромінювань атомних ядер.
Тема 14: Ядерні реакції. Ядерна енергетика.
Ядерні реакції та закони збереження. Реакції поділу ядер. Поняття про ядерну енергетику. Основні елементи конструкції ядерного реактора та фізичні основи керування ланцюговою реакцією поділу ядер. Реакція синтезу атомних ядер.
5. Елементи квантової статистики та фізики твердого тіла.
Тема 15: Елементи квантової статистики та фізики твердого тіла
Поняття про квантову статистику Фермі – Дірака та Бозе – Ейнштейна. Поняття про структуру твердих тіл. Розподіл електронів провідності в металах за енергіями. Енергія Фермі. Енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах. Валентна зона та зона провідності. Метали, діелектрики та напівпровідники. Власна провідність напівпровідників. Домішкова провідність напівпровідників. P – n – перехід та його вольт-амперна характеристика. Люмінесценція твердих тіл.
Методи та критерії оцінювання: Опис методів оцінювання рівня досягнення результатів навчання
1. Опитування при допуску до лабораторних робіт (усно та за допомогою виконання тестів у ВНС)
2. Опитування при захисті лабораторних робіт
3. Опитування на практичних заняттях
4. Розв’язування тестів у ВНС
5. Перевірка Розрахунково-графічних робіт
6. Екзамен – письмова форма (питання та задачі – письмові відповіді, та тести у ВНС).
7. Екзамен – усна компонента
Критерії оцінювання результатів навчання: Критерії оцінювання результатів навчання студентів
Максимальна оцінка в балах за різні види навчальної активності
Поточний контроль (ПК) 40 балів,
у тому числі:
Лабораторні заняття – 20 балів,
Практичні заняття – 10 балів,
Розрахунково-графічні роботи – 10 балів.
Екзаменаційний контроль – 60 балів,
із них
за письмову компоненту – 50 балів,
за усну компоненту – 10 балів.
Разом за дисципліну –100 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Рекомендована література до теоретичного курсу
1. Фізика і енергетика Навчальний посібник [Текст] / І.Р. Зачек, І.Є. Лопатинський, Ф.М. Гончар, І.Є. Мороз, М.М. Романюк – Львів.: Ліга-Прес, 2020. – 372с.
2. Фізика і енергетика Навчальний посібник [Текст] / І.Р. Зачек, І.Є. Лопатинський, Ф.М. Гончар, І.Є. Мороз. – Львів.: Ліга-Прес, 2015. – 368с.
3. Фізика Навчальний посібник [Текст] / І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, Г.А. Ільчук, Б.М. Романишин – Львів.: Афіша, 2009 . – 385с.
4. Фізика Навчальний посібник [Текст] / І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, Г.А. Ільчук, Б.М. Романишин – Львів.: Афіша, 2005 . – 394с.
5. Курс фізики Навчальний посібник [Текст] / І.Р. Зачек, І.М. Кравчук, Б.М. Романишин, В.М. Габа, Ф.М. Гончар. За ред. І.Є. Лопатинського – Львів.: Бескид-Біт, 2002. – 376с.
6. І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик. Загальний курс фізики. [Текст] : В 3 ч. Том 1. Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка / І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик. – Київ.: Техніка, 1999. – 536с.
7. І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик. Загальний курс фізики. [Текст]: В 3 ч. Том 2. Електрика і магнетизм / І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик. – Київ.: Техніка, 2001. – 452с.
8. І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук. Загальний курс фізики. [Текст] : В 3 ч. Том 3. Оптика. Квантова фізика / І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук. – Київ.: Техніка, 1999. – 520с.
9. П.М. Воловик. Фізика для університетів. [Текст] / П.М. Воловик. – Київ.: Ірпінь : Перун, 2005.- 864 с.
10. І.Р. Зачек, І.Є. Лопатинський, Й.Я. Хром’як. Висвітлення досягнень українських фізиків у курсі фізики: Методичний посібник [Текст] / За ред. Ю.К. Рудавського. – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2003. – 84с.
Література до практичних занять.
1. Збірник задач з фізики. Навчальний посібник [Текст] / А.М. Андрейко, І.В. Бандрівчак, С.Р. Баран та ін. За ред. І.Є. Лопатинського, А.М. Андрейка. – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2010 . – 320с.
2. І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, В.М. Середа, Т.Д. Крушельницька, Н.А. Українець. Збірник задач з фізики. - Львів, Вид. НУ „ЛП”, 2003 р.
3. Задачі з фізики. Методичні вказівки. Приклади розв’язування. - Львів, Вид. НУ „ЛП”, 2001 р.
Література до лабораторних занять.
1. Лабораторний практикум з фізики. Частина 2. Електрика і магнетизм / За ред. І.Є. Лопатинського – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2006. – 204с.
2. Лабораторний практикум з фізики. Частина 3. Оптика та атомна фізика / – За ред. І.Є. Лопатинського – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2006 . – 264с.
Допоміжна література:
1. Зачек І. Р., Лопатинський І. Є., Юр’єв С. О. Фізика у таблицях. Навчальний посібник. [Текст] / І. Р. Зачек, І. Є. Лопатинський, С. О. Юр’єв – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2023. – 184 с.
2. PHYSICS: English-Ukrainian Encyclopedic Dictionary of general definitions, concepts and laws :: ФІЗИКА: Англійсько-український енциклопедичний словник основних термінів, понять та законів. Ірина Мороз. За ред. А. Т. Августі (Великобританія) та С. З. Малинича (Україна). Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2020. 364 с.
3. Physics: Principles with Applications, Global Edition / Douglas C. Giancoli. Pearson Education Ltd. 2015. – 1080 p. ISBN: 9781292057125.
4. Понеділок Г.В., Данилов А.Б. Геометрична оптика. Оптичні системи та прилади. : навчальний посібник [Текст] / Г.В. Понеділок, А.Б. Данилов – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2012 . – 186с.
5. Понеділок Г.В., Данилов А.Б. Курс загальної фізики. Електрика і магнетизм. Навчальний посібник. [Текст] / Г.В. Понеділок, А.Б. Данилов. – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2010 . – 516с
6. Понеділок Г.В. Фізика електромагнітних явищ. Електро- і магнітостатика. / Г.В. Понеділок – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2002 . – 128с..
Навчально-методичне забезпечення
1. Визначення відношення теплоємностей Cp/Cv повітря методом Клемана – Дезорма. Методичні вказівки до лабораторної роботи №30 з курсу загальної фізики для студентів всіх форм навчання. [Текст] / І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, О.Б. Біленька, М.М. Романюк. – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2014 . – 7с.
2. Біленька О.Б., Дубельт С.П., Коломієць О.В., Лобойко В.І., Романюк М.М. Методичні вказівки до розв’язування задач з курсу загальної фізики. «Електростатика». [Текст] / О.Б. Біленька, С.П. Дубельт, О.В. Коломієць, В.І. Лобойко, М.М. Романюк. – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2014. – 36с.
3. Методичні вказівки до розв’язування задач з курсу загальної фізики «Молекулярна фізика і термодинаміка» [Текст] / М.С. Каркульовська , М.М. Романюк, О.Б. Біленька. – Львів.: Вид. НУ ЛП, 2015. – 60с.
9. Інформаційні ресурси
Лабораторний практикум з фізики. Частина 2. http://imfn.lviv.ua/zf/?page_id=189
Лабораторний практикум з фізики. Частина 3.
http://imfn.lviv.ua/zf/?page_id=190
І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, Г.А. Ільчук, Б.М. Романишин. Фізика для інженерів Львів.: Вид. НУ ЛП, 2009. - 385 с. http://www.twirpx.com/file/685789/
Курс у віртуальному навчальному середовищі
Фізика, частина 2 [02910]
https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=1668
Уніфікований додаток: УНІФІКОВАНИЙ ДОДАТОК
Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти.
Звертатися за адресою:
Львів, вул. Карпінського, 2/4, І-й навчальний корпус, кімната 112.
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits
https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності
Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).