Autorzy
Jerzy Bodzenta
Wydawnictwo
Pracownia Komputerowa Jacka Skalmierskiego
Data wydania
2011
Stron
252
Dostępność
24h
Opis książki :
Niniejsza książka stanowi w głównej swojej części zapis wykładów z fizyki, prowadzonych dla studentów I roku Politechniki Śląskiej. Kierując się sugestiami opiniodawców pierwotny tekst został w kilku miejscach poszerzony o dodatkowe fragmenty tak, aby książka była przydatna dla szerszego kręgu odbiorców. Dodany został również rozdział poświęcony elementom fizyki jądrowej i cząstek elementarnych. W książce znajdziecie Państwo wiadomości ze wszystkich podstawowych działów fizyki. Moim celem było przedstawienie tych wiadomości w formie możliwie skondensowanej, bez utraty logiki wyprowadzeń. Dlatego w większości przypadków starałem się wychodzić od podstawowych praw i zasad, i przedstawić tok rozumowania prowadzący do kolejnych wniosków.
SPIS TREŚCI:
1. Wstęp 17
2. Ruch i jego opis 19
2.1 Kinematyka punktu materialnego 19
2.2 Kinematyka bryły sztywnej 22
3. Przyczyny ruchu 25
3.1. Dynamika ruchu postępowego 25
3.1.1. Pierwsza zasada dynamiki Newtona 25
3.1.2. Druga zasada dynamiki Newtona 25
3.1.3. Trzecia zasada dynamiki Newtona 27
3.2. Inercjalne i nieinercjalne układy odniesienia 27
3.2.1. Inercjalne układy odniesienia. Zasada względności Galileusza 27
3.2.2. Nieinercjalne układy odniesienia. Siły bezwładności 28
3.2.3. Obracający się układ odniesienia 29
3.3. Dynamika ruchu obrotowego 32
3.3.1. Druga zasada dynamiki dla ruchu obrotowego 32
3.3.2. Moment bezwładności 34
3.4. Precesja, żyroskopy 37
3.4.1. Precesja 37
3.4.2. Żyroskopy 38
3.5. Praca i moc 39
4. Siły tarcia 41
4.1. Tarcie suche 41
4.2. Tarcie lepkie 42
5. Potencjalne pola sił 43
5.1. Pole 43
5.2. Potencjalne pole sił. Siły zachowawcze 44
5.3. Energia kinetyczna i potencjalna 46
5.4. Pole grawitacyjne i elektrostatyczne 48
5.5. Natężenie i potencjał pola 50
5.6. Prawo Gaussa 52
6. Mechanika płynów 57
6.1. Prawo ciągłości strugi 57
6.2. Równanie Bernoulliego 58
6.3. Przepływ laminarny i turbulentny 60
7. Elementy szczególnej teorii względności 63
7.1. Transformacja Lorentza 63
7.2. Wnioski z transformacji Lorentza 67
7.2.1. Składanie prędkości 67
7.2.2. Długość ciał w różnych układach odniesienia 69
7.2.3. Czas trwania zdarzeń w różnych układach 70
7.3. Pęd i energia w mechanice relatywistycznej 71
7.4. Interwał 75
8. Elementy fizyki cząsteczkowej i termodynamiki 77
8.1. Ruchy cieplne molekuł 77
8.2. Ciśnienie gazu na ściankę 79
8.3. Równanie stanu gazu doskonałego 82
8.4. Gaz van der Waalsa 83
8.5. Zasada ekwipartycji energii 84
8.6. Rozkład prędkości Maxwella 85
8.7. Wzór barometryczny i rozkład Boltzmanna 91
8.8. Rozkład Maxwella-Boltzmanna 93
8.9. Zasady termodynamiki 93
8.9.1. Pierwsza zasada termodynamiki 94
8.9.2. Druga zasada termodynamiki 94
8.10. Entropia 95
8.11. Cykl Carnota 96
8.12. Potencjały termodynamiczne 98
8.12.1. Energia wewnętrzna 98
8.12.2. Energia swobodna 98
8.12.3. Entalpia 99
8.12.4. Termodynamiczny potencjał Gibbsa 99
9. Kinetyka fizyczna 101
9.1. Przewodnictwo cieplne, dyfuzja, lepkość 101
9.2. Średnia droga swobodna a współczynniki w równaniach transportu 102
9.3. Prąd elektryczny 105
9.3.1. Prawa Kirchhoffa 106
9.3.2. Praca i moc prądu elektrycznego 108
10. Drgania 109
10.1. Drgania harmoniczne 109
10.2. Energia w ruchu drgającym 111
10.3. Wahadło matematyczne 112
10.4. Drgania tłumione 113
10.5. Drgania wymuszone. Rezonans 115
10.6. Drgania w obwodzie RLC 117
11. Fale sprężyste 119
11.1. Charakterystyka ogólna fal 119
11.2. Równanie fali sprężystej. Fala płaska 120
11.3. Równanie falowe 122
11.4. Prędkość fal sprężystych a właściwości ośrodka 123
11.5. Energia fali sprężystej 126
11.6. Równanie fali kulistej 128
11.7. Fale akustyczne 129
11.8. Zjawisko Dopplera dla fal akustycznych 130
12. Pole elektryczne w materii 133
12.1. Dipol elektryczny 133
12.2. Polaryzacja dielektryka 134
12.2.1. Polaryzacja elektronowa 135
12.2.2. Polaryzacja orientacji 136
12.2.3. Polaryzacja jonowa 138
12.3. Ferroelektryki 139
12.4. Ładunki związane 139
12.5. Pole elektryczne w dielektryku 141
12.6. Wektor indukcji elektrycznej 142
12.7. Energia pola elektrycznego 143
12.8. Piezoelektryki 144
12.9. Pole elektryczne w przewodnikach. Pojemność elektryczna 145
12.10. Kondensatory 147
13. Pole magnetyczne 151
13.1. Prawo Biota-Savarta 152
13.2. Prawo Ampere'a 153
13.3. Siła Lorentza 154
13.4. Siła działająca na przewodnik z prądem w polu magnetycznym 154
13.5. Ramka z prądem w polu magnetycznym 155
13.6. Magnesowanie 156
13.6.1. Diamagnetyki 157
13.6.2. Paramagnetyki 159
13.6.3. Ferromagnetyki 160
13.7. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej 161
13.7.1. Prądy wirowe 162
13.8. Samoindukcja i indukcja wzajemna. Indukcyjność 163
13.9. Energia pola magnetycznego 166
14. Równania Maxwella 169
14.1. Prawo Gaussa dla pola elektrycznego i magnetycznego 169
14.2. Uogólnienie zasady indukcji elektromagnetycznej 169
14.3. Uogólnienie prawa Ampere'a 170
14.4. Pełny układ równań Maxwella 172
15. Fale elektromagnetyczne 175
15.1. Równania falowe dla fal elektromagnetycznych 175
15.2. Płaska fala elektromagnetyczna 177
15.3. Energia fal elektromagnetycznych 179
15.4. Oddziaływanie fal elektromagnetycznych z materią. Dyspersja 180
15.5. Modulacja fal. Prędkość grupowa 182
15.6. Promieniowanie ładunku punktowego 184
15.7. Zjawisko Dopplera dla fal elektromagnetycznych 186
16. Elementy optyki 189
16.1. Światło 189
16.2. Fala świetlna na granicy dwóch ośrodków 190
16.3. Optyka geometryczna 194
16.4. Optyka falowa 195
16.4.1. Interferencja fal 196
16.4.2. Fale stojące 197
16.4.3. Dyfrakcja światła 199
16.4.4. Polaryzacja światła 202
17. Promieniowanie cieplne. Kwantowa natura światła 205
17.1. Prawo Kirchhoffa 206
17.2. Prawo Stefana-Boltzmanna 207
17.3. Prawo Wiena 207
17.4. Równowagowa gęstość energii a zdolność emisyjna 209
17.5. Fale stojące w przestrzeni trójwymiarowej 210
17.6. Wzór Rayleigha-Jeansa 212
17.7. Wzór Plancka 213
17.8. Korpuskularna natura światła 214
17.8.1. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne 215
17.8.2. Zjawisko Comptona 216
18. Elementy mechaniki kwantowej 219
18.1. Hipoteza de Broglie'a 219
18.2. Zasada nieoznaczoności Heisenberga 219
18.3. Równanie Schrodingera 221
18.4. Sens fizyczny funkcji falowej 222
18.5. Cząstka w studni potencjału. Kwantowanie energii 223
18.6. Kwantowanie momentu pędu 226
18.7. Kwantowy oscylator harmoniczny 227
18.8. Zjawisko tunelowe 228
19. Budowa atomu a właściwości materii 233
19.1. Pierwsze modele atomu 233
19.1.1. Model Thomsona 233
19.1.2. Model Rutherforda 234
19.2. Postulaty Bohra 235
19.2.1. Opis atomu wodoru w teorii Bohra 236
19.3. Opis atomu wodoru w mechanice kwantowej 237
19.4. Atomy metali alkalicznych, spin elektronu 238
19.4.1 Spin elektronu 239
19.5. Moment mechaniczny i magnetyczny atomu 240
19.6. Zjawisko Zeemana 242
19.7. Zakaz Pauliego 242
20. Lasery245
20.1. Emisja wymuszona 245
20.2. Zasada działania lasera 247
21. Budowa ciał stałych 249
21.1. Ciała krystaliczne i bezpostaciowe 249
21.2. Siły międzyatomowe 250
21.3. Wiązania w ciałach stałych 251
21.3.1. Wiązania jonowe 252
21.3.2. Wiązania walencyjne 252
21.3.3. Wiązania metaliczne 252
21.3.4. Wiązania wodorowe i molekularne 253
21.4. Drgania sieci krystalicznej 253
21.4.1. Przybliżenie harmoniczne 254
21.4.2. Fonony 254
21.4.3. Anharmonizm drgań sieci. Rozszerzalność cieplna ciał stałych 255
22. Właściwości elektryczne ciał stałych 257
22.1. Pasma energetyczne w kryształach 257
22.2. Struktura pasmowa a właściwości elektryczne ciał stałych 259
22.2.1. Metale 259
22.2.2. Półprzewodniki 260
22.2.3. Dielektryki 260
22.3. Dynamika elektronów w sieci krystalicznej 261
22.4. Metale 262
22.4.1. Gaz elektronowy. Funkcja gęstości stanów 263
22.4.2. Obsadzenie poziomów energetycznych w pasmach. Rozkład Fermiego-Diraca 265
22.4.3. Przewodnictwo elektryczne metali 267
22.4.4. Przewodnictwo cieplne metali, prawo Wiedemanna-Franza 270
22.4.5. Nadprzewodnictwo 271
22.5. Półprzewodniki 273
22.5.1. Charakterystyka ogólna 273
22.5.2. Dziury 274
22.5.3. Samoistne przewodnictwo elektryczne 274
22.5.4. Domieszkowe przewodnictwo elektryczne 277
22.5.5. Procesy generacji i rekombinacji 283
23. Zjawiska kontaktowe 285
23.1. Praca wyjścia 285
23.2. Kontaktowa różnica potencjałów 286
23.3. Zjawiska termoelektryczne 287
23.3.1. Zjawisko Seebecka 288
23.3.2. Zjawisko Peltiera 289
23.4. Złącze p-n 289
23.5. Wybrane przyrządy elektroniczne 291
23.5.1. Dioda 291
23.5.2. Tranzystor bipolarny 293
23.5.3. Tranzystor unipolarny 295
23.5.4. Fotoogniwo 296
23.6. Złącze metal-półprzewodnik 297
24. Elementy fizyki jądrowej i cząstek elementarnych 301
24.1. Jądro atomu 301
24.2. Energia wiązania jądra 302
24.3. Modele jądra atomowego 303
24.3.1. Model kroplowy 303
24.3.2. Model powłokowy 303
24.4. Siły jądrowe 304
24.5. Promieniotwórczość 304
24.5.1. Prawo przemian promieniotwórczych 304
24.5.2. Rozpad α 306
24.5.3. Rozpad β 306
24.5.4. Inne procesy promieniotwórcze 307
24.5.5. Aktywność substancji promieniotwórczej 307
24.6. Reakcje jądrowe i rozszczepienie jąder 307
24.7. Rodzaje oddziaływań i klasy cząstek elementarnych 308
24.8. Kwarki 309
24.9. Cząstki fundamentalne 310
25. Trochę matematyki 313
25.1. Wektory 313
25.2. Pochodna 315
25.3. Całka 316
25.4. Rozwiniecie funkcji w szereg 318
26. Dodatki 321
26.1. Niektóre stałe fizyczne 321
26.2. Przedrostki wielokrotne i podwielokrotne 322
26.3. Jednostki układu SI 322
26.4. Wybrane jednostki pochodne układu SI 322
26.5. Niektóre używane jednostki spoza układu SI 323
26.6. Alfabet grecki 323
26.7. Średnia i niepewność standardowa średniej 323
26.8. Regresja prostoliniowa 323
