Przedmiot: 404 Fizyka cząstek elementarnych i wysokich energii I

Wykładowca: prof. dr hab. Andrzej K. Wróblewski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.504404

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program wykładu obejmuje podstawowe wiadomości o systematyce cząstek elementarnych i ich oddziaływań.

1. Wiadomości wstępne: układ jednostek h = c = 1, eksperymenty formacji i produkcji cząstek.
2. Systematyka cząstek w modelu kolorowych kwarków i gluonów (konstrukcja multipletów mezonowych i barionowych)
3. Model kwarkowo – partonowy oddziaływań cząstek. Diagramy kwarkowe. Kąt Cabbibo, macierz Kobayashi-Maskawy.
4. Zasady zachowania w fizyce cząstek. Parzystość P, parzystość ładunkowa C, parzystość G, parzystość kombinowana CP. Wnioski z zasady zachowania izospinu w oddziaływaniach silnych (formalizm Szmuszkiewicza).
5. System neutralnych kaonów, oscylacje dziwności, regeneracja składowej krótkożyciowej. Niezachowanie parzystości CP.
6. Kinematyka oddziaływań. Wnioski z transformacji Lorentza. Zmienna x Feynmana, Pospieszność (rapidity) i pseudopospieszność (pseudorapidity). Rozpraszanie leptonów na hadronach. Zmienna x Bjorkena. Rozpraszanie głębokonieelastyczne (DIS).
7. Elementy analizy fal cząstkowych (PWA) w eksperymentach formacji.
8. Przegląd danych doświadczalnych dotyczących produkcji cząstek w oddziaływaniach lepton-lepton, lepton-hadron, hadron-hadron (Przekroje czynne, krotności).

Uwaga: Wykład ten jest kontynuowany w semestrze letnim; jego tematyka przeznaczona w zasadzie dla osób ze specjalizacji fizyki cząstek - obejmuje bardziej zaawansowane zagadnienia fizyki cząstek, w tym szczegóły analizy eksperymentów.

Proponowane podręczniki:

Żaden podręcznik nie odpowiada ściśle programowi wykładu. Jako lekturę pomocniczą zaleca się:

D. H. Perkins, Wstęp do fizyki wysokich energii.

Fizyka I, II, III, Fizyka kwantowa lub Mechanika kwantowa I.

Egzamin.

Przedmiot: 404 Fizyka cząstek elementarnych i wysokich energii II

Wykładowca: prof. dr hab. Jan Królikowski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.504404

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Wykład jest kontynuacją wykładu z cząstek elementarnych z semestru zimowego. Wykorzystując podstawowe pojęcia tam wprowadzone wykład w semestrze letnim obejmuje:

Wykład dotyczy zagadnień i wyników aktualnych, jego dokładny program zmienia się co roku w miarę napływu nowych danych. Wykład nawiązuje do seminarium z fizyki wysokich energii, na którym niektóre omawiane zagadnienia są prezentowane bardziej szczegółowo.

Proponowane podręczniki:

Żaden podręcznik nie odpowiada ściśle programowi wykładu. Literatura (głównie prace oryginalne i artykuły przeglądowe) jest podawana bieżąco na wykładzie.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Fizyka I, II, III, Mechanika kwantowa I lub Fizyka kwantowa, Fizyka cząstek elementarnych i wysokich energii (semestr zimowy).

Egzamin.

Przedmiot: 408 Fizyka jądra atomowego

Wykładowca: prof. dr hab. Chrystian Droste, prof. dr hab. Jan Żylicz

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.504408

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

Proponowane podręczniki:

A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego.

T. Mayer-Kuckuk, Fizyka jądrowa.

B. Nerlo-Pomorska i K. Pomorski, Zarys teorii jądra atomowego.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Mechanika kwantowa I, Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 504 Reakcje jądrowe

Wykładowca: prof. dr hab. Krystyna Siwek-Wilczyńska i dr Brunon Sikora

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.505504

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Kinematyka reakcji dwuciałowych. Ciepło reakcji. Układ laboratoryjny i układ środka masy. Geometryczna interpretacja przekroju czynnego reakcji. Różniczkowy przekrój czynny.
2. Rozpraszanie cząstek przez sferyczny symetryczny potencjał. Pojęcie toru cząstki. Funkcja odchylenia.
3. Opis kwantowy rozpraszania. Metoda fal parcjalnych. Przekroje czynne reakcji i rozpraszania. Rozpraszanie ciężkich jonów. Rozpraszanie Fresnela i Fraunhofera.
4. Macierz S. Zasada równowagi szczegółowej.
5. Podstawowe mechanizmy reakcji wywołanych przez lekkie i średnio ciężkie cząstki w obszarze niskich energii. Metody ich rozróżniania.
6. Jądro złożone. Model Bohra. Przekrój czynny reakcji. Reakcje rezonansowe. Rozpraszanie rezonansowe i potencjałowe. Wzór Brieta-Wignera.
7. Model statystyczny jądra złożonego. Formuła Hausera-Feshbacha. Gęstość poziomów jądrowych. Model równoodległych poziomów jednocząstkowych. Zależności spinowe gęstości poziomów jądrowych. Fluktuacje przekrojów czynnych.
8. Krótki przegląd niektórych metod detekcji cząstek naładowanych. Teleskopy półprzewodnikowe. Metoda czasu przelotu.
9. Jądro złożone dla reakcji wywołanych przez ciężkie jony. Ograniczenia reakcji pełnej syntezy. Siła kontaktowa. Model krytycznego promienia. Model krytycznego momentu pędu. Pełna synteza jąder ciężkich. Model Świąteckiego. Dopchnięcie ("extra push"). Kanały rozpadu układu złożonego. Konkurencja rozszczepienie-wyparowanie.
10. Reakcje niepełnej syntezy jądrowej.
11. Model optyczny oddziaływań jądrowych. Potencjały optyczne.
12. Reakcje bezpośrednie przekazu nukleonów i wzbudzenia nieelastycznego. Metoda fal zaburzonych Borna. Zastosowanie w badaniach struktury jąder. Czynniki spektroskopowe. Zarys metody kanałów sprzężonych.
13. Reakcje głęboko nieelastyczne ciężkich jonów. Diagram Wilczyńskiego. Czas trwania reakcji. Mechanizm dyssypacji energii i krętu. Potencjały jądro-jądro: "proximity" i "folding".
14. Rozszczepienie jąder atomowych. Warunki rozszczepialności. Bilans energii. Krzywe wzbudzenia. Rozkłady masowe produktów. Kształt bariery rozszczepienia. Poprawka powłokowa Strutinskiego. Prawdopodobieństwo rozszczepienia. Czasy życia nuklidów rozszczepiających się.
15. Reakcje jądrowe przy energiach średnich i niskich-relatywistycznych. Kinematyka: śpieszność i jej własności. Efekty kolektywne. Płaszczyzna reakcji. Rodzaje pływów. Opis teoretyczny: Zarys metod BUU i QMD. Równanie stanu materii jądrowej. Multifragmentacja. Produkcja nowych cząstek.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Mechanika kwantowa I, Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Termodynamika lub Fizyka statystyczna I (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna).

Egzamin.

Przedmiot: 413A Optyka instrumentalna

Wykładowca: prof. dr hab. Czesław Radzewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204413A

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

1. Materiały optyczne: transmisja, współczynnik załamania, dyspersja. Specyfikacja parametrów technicznych elementów optycznych.
2. Ośrodki anizotropowe, propagacja światła w kryształach dwójłomnych: promień zwyczajny i nadzwyczajny, kąt dryfu
3. Pokrycia metaliczne i dielektryczne – współczynniki transmisji i odbicia, charakterystyki fazowe.
4. Polaryzacja światła; polaryzatory foliowe i krystaliczne, płytki falowe, kompensator Babinet-Soleil’a.
5. Wybrane przyrządy optyczne: obiektyw, luneta, mikroskop, etc. (2 lub 3 wykłady).
6. Interferometry: Michelson, Mach-Zender, Fabry-Perot.
7. Przyrządy spektralne: spektrometr pryzmatyczny i siatkowy, spektrometr furierowski, interferometr Fabry-Perot.
8. Wiązki gaussowskie; definicja, własności, propagacja przy pomocy macierzy ABCD.
9. Światłowody planarne i cylindryczne, mody światłowodów, elementy optyczne typu GRIN.
10. Rezonatory optyczne zamknięte i otwarte; warunek stabilności, rezonatory stabilne i astabilne, mody i częstości.
11. Modulatory światła; efekt Pockelsa, rozpraszanie fotonów na fononach, nieliniowy współczynnik załamania światła, modulatory elektro-optyczne, akusto-optyczne, optyczno-optyczne.
12. Przetwarzanie częstości w procesach nieliniowych: generacja harmonicznych, suma i różnica częstości, procesy parametryczne.
13. Detekcja światła; zjawisko fotoelektryczne, fotopowielacz, fotodioda, fotoopór, detektory 2-wymiarowe, zliczanie fotonów, detekcja homodynowa i heterodynowa.

Proponowane podręczniki:

Fizyka I-IV, Elektrodynamika, Mechanika kwantowa I bądź Fizyka kwantowa.

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

ocena: zadania domowe (30%) + egzamin końcowy (70%).

Przedmiot: 413B Atomy, cząsteczki, klastery

Wykładowca: prof. dr hab. Paweł Kowalczyk

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204413B

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Mechanika kwantowa I lub Fizyka kwantowa, Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 413C Fizyka Laserów

Wykładowca: prof. dr hab. Czesław Radzewicz

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204413C

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Celem wykładu jest przybliżenie słuchaczom praktycznych, tzn. użytecznych w pracy doświadczalnej, aspektów wiedzy o laserach. Stosowany (i wymagany od studentów) aparat matematyczny będzie ograniczony do minimum niezbędnego do zrozumienia omawianych zagadnień. Wszędzie tam gdzie to jest możliwe stosowany będzie opis klasyczny omawianych zjawisk; teoria kwantowa pojawi się tylko w opisie materii i niektórych własności światła laserowego. Duży nacisk położony będzie na omówienie technik doświadczalnych (metody pomiarowe i instrumenty) oraz kształcenie umiejętności rozwiązywania konkretnych zagadnień praktycznych.

Program:

1. Półklasyczna teoria promieniowania.
2. Wiązki gausowskie i rezonatory optyczne.
3. Wzmocnienie światła: nienasycone i nasycone, warunek progowy akcji laserowej.
4. Podstawowe charakterystyki światła laserowego.
5. Dynamika laserów: oscylacje relaksacyjne, modulacja dobroci rezonatora, synchronizacja modów.
6. Przegląd wybranych konstrukcji laserowych.
7. Wybrane zastosowania laserów.

Proponowane podręczniki:

Fizyka I-IV, Elektrodynamika, Mechanika kwantowa I bądź Fizyka kwantowa, Optyka instrumentalna.

Zajęcia sugerowane do wysłuchania przed tym wykładem:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

ocena: zadania domowe (30%) + egzamin końcowy (70%).

Przedmiot: 413D Spektroskopia laserowa

Wykładowca: prof. dr hab. Paweł Kowalczyk

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204413D

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Cel wykładu:

Zamierzeniem wykładu jest przedstawienie i omówienie najważniejszych technik szeroko rozumianej spektroskopii laserowej oraz wybranych jej zastosowań.

Program:

1. Rozwój spektroskopii – rys historyczny

2. Spektroskopia laserowa o rozdzielczości ograniczonej przez poszerzenie Dopplera

- laserowa spektroskopia absorpcyjna

- obserwacja widm wzbudzenia

3. Spektroskopia ramanowska

- spontaniczne rozproszenie Ramana

- wymuszone rozproszenie Ramana

- spójna antystokesowska spektroskopia ramanowska

- rozproszenie hiperramanowskie

4. Metody spektroskopii bezdopplerowskiej

- spektroskopia nasyceniowa

- spektroskopia polaryzacyjna

- bezdopplerowska spektroskopia dwufotonowa i wielofotonowa

- obserwacja zaniku fluorescencji

- metoda opóźnionych koincydencji

- metoda przesunięć fazowych

- pomiar czasów życia w szybkich wiązkach atomowych/molekularnych

- efekt Hanlego

- dudnienia kwantowe

- spektroskopia pikosekundowa i femtosekundowa

- femtochemia laserowa

6. Chłodzenie i pułapkowanie atomów. Zastosowania. Kondensacja Bosego-Einsteina

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Mechanika kwantowa I lub Fizyka kwantowa, Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Egzamin testowy/ ustny.

Przedmiot: 507 Optyka nieliniowa

Wykładowca: dr hab. Marek Trippenbach

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205507

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

1. Fenomenologiczny opis zjawisk charakterystycznych dla optyki nieliniowej (samoogniskowanie, generacja harmonicznych, zjawisko stymulowanego rozpraszania ramanowskiego).
2. Propagacja impulsów świetlnych w ośrodkach optycznych: liniowych i nieliniowych. Przybliżenie wolno zmiennej obwiedni, impulsy femtosekundowe.

Optyka nieliniowa:

3. Rozwiniecie nieliniowej polaryzacji w potęgach pola elektrycznego

3.1 Symetrie

3.2 Gęstość pola elektrycznego w ośrodku nieliniowym

3.3 Nieliniowe równanie propagacji

3.4 Relacje Manleya-Rowa

4. Samoogniskowanie i samomodulacja fazy

4.1 Nieliniowe równanie Schrödingera

4.2 Solitony optyczne w światłowodach

5. Generacja drugiej harmonicznej

5.1 Dopasowanie fazowe i przybliżenie szybko-zmiennej fazy.

5.2 Ewolucja drugiej harmonicznej

5.3 Kompensacja rozfazowania

6. Generacja trzeciej harmonicznej
7. Stymulowane procesy rozpraszania ramanowskiego

7.1 Rozpraszanie ramanowskie w H2 i N2

7.2 Akcja laserowa oparta na zjawisku rozpraszania ramanowskiego

8. Mieszanie czterech fal i sprzężenie fazowe
9. Rozpraszanie Brillouina
10. Optyka nieliniowa w przybliżeniu atomu dwu-poziomowego

Proponowane podręczniki:.

Fizyka I-IV, Elektrodynamika, Mechanika kwantowa I bądź Fizyka kwantowa, Optyka Instrumentalna

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego

Ocena końcowa: zadania domowe (20%), kolokwium (20%) egzamin (60%).

Przedmiot: 417 Fizyka ciała stałego

Wykładowca: prof. dr hab. Roman Stępniewski

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204417

Liczba punktów kredytowych: 5

Cel wykładu: Przygotowanie studentów specjalizacji fizyki ciała stałego do wykonania pracy dyplomowej na V roku.

Elementy krystalografii. Elektron w potencjale periodycznym. Model prawie pustej sieci. Kryształ skończony, warunki periodyczności Borna-Karmana. Drgania sieci krystalicznej-fonony. Transport nośników prądu, zlinearyzowane równanie Boltzmanna. Przybliżenie czasu relaksacji. Równanie masy efektywnej, płytkie stany domieszkowe. Własności optyczne metali. Dynamiczna funkcja dielektryczna w kryształach częściowo jonowych. Osobliwości van Hoove, optyczne własności ciał stałych. Magnetooptyka na swobodnych nośnikach i międzypasmowa. Ekscytony swobodne i związane. Wpływ jednoosiowych naprężeń na strukturę elektronową kubicznych kryształów. Kryształy silnie domieszkowane, hopping przejścia metal izolator. Ciała amorficzne. Powierzchnia kryształu jako zaburzenie periodyczności. Heterostruktury, studnie kwantowe. Dwuwymiarowy gaz elektronowy. Pełna kwantyzacja w polu magnetycznym. Całkowity kwantowy efekt Halla. Układy jedno i zerowymiarowe.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego, Mechanika kwantowa I

Egzamin ustny

Przedmiot: 418 Proseminarium z Fizyki Ciała Stałego

Wykładowca: prof. dr hab. Jan Gaj

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204418

Liczba punktów kredytowych: 5

Cele:

1. Zapoznać się z tematyką w dziedzinie fizyki ciała stałego (głównie półprzewodników) uprawianą aktualnie w Warszawie i na świecie.
2. Nauczyć się pracy seminaryjnej (zarówno udziału jako słuchacz, jak i przygotowywania i wygłaszania referatów) .

Uczestnicy wybierają do przygotowania tematy referatów po jednym na semestr.

Tematy podzielone są na dwie grupy:

1. Narzędzia badawcze i technologiczne
   przykłady: ciśnienia hydrostatyczne, spektroskopia pojemnościowa, epitaksja z wiązki molekularnej, mikroskop sił atomowych
2. Zagadnienia fizyczne
   przykłady: kropki kwantowe, tunelowanie rezonansowe w półprzewodnikowych strukturach kwantowych, badania magnetycznych układów warstwowych, głębokie domieszki i defekty w półprzewodnikach

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed seminarium:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Zaliczenie za udział w seminarium i wygłoszenie dwóch referatów.

Przedmiot: 509 Structural and electronic properties of solids (Selected problems of solid state physics). Wykład w języku angielskim

Wykładowca: prof. dr hab. Jacek Baranowski

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205509

Liczba punktów kredytowych: 5

Celem wykładu jest pokazanie jak startując z atomowych stanów s i p można przewidzieć większość strukturalnych i elektronowych własności ciał stałych. W szczególności jednym z głównych celów jest pokazanie jak opierając się na jednoelektronowych stanach atomowych można przewidzieć większość własności półprzewodników.

Wykład zaczyna się poprzez wprowadzenie tzw. Tablicy Periodycznej Ciała Stałego opartej na jednoelektronowych stanach atomowych. Następnie wprowadzone są wiązania van der Waals'a i wiązania jonowe. Zaprezentowane jest wyprowadzenie strukturalnych własności (długość wiązania ) jak i elektronowych własności (przerwa energetyczna) w oparciu o stany atomowe i energię Madelung w materiałach jonowych. Przedyskutowane są też wiązania występujące w klasycznym wysokotemperaturowym nadprzewodniku YBACUO.

W następnym kroku wprowadzone są wiązania kowalentne występujące w molekułach i ciałach stałych. Wprowadzone są oddziaływania s i p pomiędzy stanami s i p, wraz z podstawowymi ideami silnego wiązania. Wprowadzone są pojęcia hybryd, metalicznej, jonowej i kowalencyjnej energii. W ramach podejścia silnego wiązania wprowadzone są proste obliczenia długości wiązań, energii kohezji i stałych siłowych w półprzewodnikach.

Następna część wykładu dotyczy wprowadzenia symetrii translacyjnej w sieci krystalicznej. Przeprowadzone są rachunki struktury pasmowej w bazie stanów atomowych i w bazie stanów wiążących i antywiążących. Przedyskutowane są własności elektronowe i optyczne półprzewodników wynikające wprost ze struktury pasmowej. W szczególności przeprowadzone są oszacowania dla przesunięć pasm energetycznych w heterostrukturach. Wprowadzone są też obliczenia wpływu ciśnień hydrostatycznych na strukturę pasmową.

Następna grupa zagadnień objętych wykładem dotyczy domieszek i defektów. Przedyskutowane są chemiczne trendy położeń energetycznych domieszek w przerwie energii wzbronionej. Następnie wprowadzone są klasyczne defekty strukturalne takie jak luki, atomy międzywęzłowe i antypołożeniowe. Wyliczone są struktury elektronowe dla luki w krzemie i luk anionowych i kationowych w związkach półprzewodnikowych.

Ostatnia grupa problemów objęta wykładem dotyczy fizyki powierzchni. Wprowadzeniem do tej tematyki jest rozwiązanie struktury pasmowej grafitu. Następnie wprowadzona jest struktura pasmowa wywołana zerwanymi wiązaniami w krzemie. Omówiona jest też rekonstrukcja 2x1 i 7x7 powierzchni krzemu. W końcu przedyskutowane są mechanizmy będące siła napędową rekonstrukcji powierzchni w innych materiałach.

W. Harison, Electronic structure of solids.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Fizyka Ciała Stałego

Egzamin testowy

Przedmiot: 421 Struktura i dynamika sieci fazy skondensowanej

Wykładowca: prof. dr hab. Izabela Sosnowska

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204421

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład jest poświęcony elementom współczesnej krystalografii. Zawiera on omówienie elementów symetrii występujących w ciałach stałych, włączając symetrię struktur modulowanych i kwazikryształów. Przedmiotem wykładu będą związki pomiędzy strukturą krystaliczną, dynamiką wewnętrzną i własnościami fizycznymi materiałów. Przedstawione będą również oddziaływania wewnętrzne w fazie skondensowanej materii. Omówione zostaną struktury i własności magnetyków, ferroelektryków, nadprzewodników, superjonowych przewodników, substancji amorficznych, ciekłych kryształów i kwazikryształów. Podane będą różne metody badania struktury materiałów oraz porównanie różnych technik badawczych. Przedmiotem wykładu będą również zmiany własności materiałów pod wpływem czynników zewnętrznych: ciśnienia, temperatury i pola magnetycznego. Omówione zostaną również przejścia fazowe w fazie skondensowanej materii i metody ich badania.

Proponowane podręczniki:

Podstawy dyfrakcji promieni X i neutronów, Fizyka V.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 511 Metody jądrowe fizyki ciała stałego

Wykładowca: w roku akademickim 2002/2003 wykład nie odbywa się

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205511

Liczba punktów kredytowych: 5

Rola metod jądrowych we współczesnej krystalografii. Badania fazy skondensowanej przy reaktorach jądrowych, źródłach spallacyjnych i promieniowania synchrotronowego. Oddziaływanie promieniowania z materią. Rozpraszanie neutronów -wyznaczanie funkcji korelacji. Atomowe i magnetyczne uporządkowania w ciałach stałych. Czynnik Debye'a-Wallera i Lamba-Mössbauera. Relacje dyspersji fononów i magnonów. Przejścia fazowe. Funkcja gęstości stanów. Dyfuzja. Metody badania struktury i dynamiki wewnętrznej ciał stałych. Rozpraszanie neutronów powolnych w fizyce materiałów oraz porównanie tej techniki z innymi metodami jądrowymi takimi jak: efekt Mö ssbauera, jądrowy rezonans magnetyczny (NMR) oraz promieniowanie synchrotronowe.

Proponowane podręczniki:

Dyfrakcja promieni X i neutronów oraz Fizyka V, Mechanika kwantowa I.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 425 Fizyka promieni X I

Wykładowca: prof. dr hab. Jerzy Gronkowski

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204425

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Źródła promieniowania rentgenowskiego (lampy, źródła synchrotronowe).
2. Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią (rozpraszanie, absorpcja, załamanie).
3. Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z tkankami żywymi (ochrona radiologiczna).
4. Defekty w kryształach.
5. Dynamiczna teoria dyfrakcji promieni X na kryształach (kryształy idealne i zdeformowane, równania Takagi-Taupina, wysokorozdzielcza dyfraktometria wielokrystaliczna).

Proponowane podręczniki:

Fizyka I, II, III, IV, Podstawy dyfrakcji promieni X i neutronów.

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego, Elektrodynamika ośrodków materialnych.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 513 Fizyka promieni X II

Wykładowca: w roku akademickim 2002/2003 wykład nie odbywa się

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205513

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Zastosowania dyfrakcji promieni X (metoda fal stojących; metody proszkowe; dyfraktometria; wyznaczanie parametrów sieci; interferometria rentgenowska; optyka rentgenowska; wyznaczanie struktur krystalicznych; przypadek wielu fal; dyfrakcja poślizgowa; kwazikryształy).
2. Rozpraszanie promieni X (rozpraszanie niesprężyste, porównanie z rozpraszaniem neutronów; rozpraszanie dyfuzyjne, defekty punktowe; rozpraszanie niskokątowe).
3. Rentgenowska spektroskopia emisyjna i absorpcyjna (EXAFS, SAXS).
4. Przegląd badań materiałowych metodami rentgenowskimi i innymi (reflektometria, badania cienkich warstw; mikroskopia rentgenowska; obrazowanie za pomocą kontrastu fazowego; litografia rentgenowska; metody elektronowe, spektroskopia fotoelektronów, LEED, RHEED).
5. Rentgenowskie lasery na swobodnych elektronach (działanie undulatora).

J. Gronkowski, Materiały do wykładu 1995/96.

N.A. Dyson, Promieniowanie rentgenowskie w fizyce atomowej i jądrowej.

M. Lefeld-Sosnowska, Rozprawa habilitacyjna (UW 1979).

Fizyka I, II, III, IV, Podstawy dyfrakcji promieni X i neutronów

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego,

Elektrodynamika ośrodków materialnych.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 428 Mechanika kwantowa II (dla studentów Biofizyki)

Wykładowca: dr hab. Maciej Geller

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 1

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 1

Liczba godzin ćw./tydz.: 1

Kod: 13.204428

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Wykład obejmuje wstęp do mechaniki kwantowej układów cząsteczkowych, mechaniki molekularnej i teorii oddziaływań międzycząsteczkowych.

Proponowane podręczniki:

W. Kołos, Chemia kwantowa.

Mechanika kwantowa I.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 429 Biologia

Wykładowca: dr Maria Antosiewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.104429

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Następujące zagadnienia z zakresu biologii ogólnej i molekularnej:

Proponowane podręczniki: ---

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem: ---

Egzamin.

Przedmiot: 430 Chemia organiczna

Wykładowca: dr hab. Janusz Stępiński

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.304430

Liczba punktów kredytowych: 5

Celem wykładu jest przygotowanie studentów do zrozumienia wykładu z biochemii, który jest w semestrze letnim.

Wykład obejmuje podstawowe zagadnienia chemii organicznej i fizycznej chemii organicznej. Szczególnie rozwinięte są zagadnienia dotyczące reaktywności, struktury i właściwości cząsteczek biologicznych (aminokwasy, białka, cukry, pochodne kwasów nukleinowych).

Proponowane podręczniki:

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do biofizyki.

Egzamin.

Przedmiot: 432 Biochemia

Wykładowca: dr hab. Ewa Kulikowska lub dr hab. Edward Darżynkiewicz

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.604432

Liczba punktów kredytowych: 5

Proponowane podręczniki:

Wstęp do biofizyki.

Chemia organiczna.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin.

Przedmiot: 433 Spektroskopia molekularna

Wykładowca: prof. dr hab. Ryszard Stolarski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204433

Liczba punktów kredytowych: 4

Program wykładu obejmuje teoretyczne i doświadczalne podstawy spektroskopii cząsteczek organicznych w zakresie bliskiego ultrafioletu, podczerwieni, mikrofal i magnetyczny rezonans jądrowy (NMR). Zagadnienia wstępne dotyczą przypomnienia fizycznych podstaw struktury molekuł z uwzględnieniem problemów symetrii (teoria grup) i konformacji, energii pojedynczej cząsteczki i makroskopowego układu cząsteczek, oddzialywania układu cząsteczkowego z promieniowaniem elektromagnetycznym (absorpcja, emisja, rozpraszanie) oraz podstaw aparaturowych rejestracji widm z uwzględnieniem transformacji Fouriera i laserów. Kolejno omawiane są widma rotacyjne (MW), oscylacyjno-rotacyjne (IR) i elektronowo-oscylacyjno rotacyjne (UV-VIS), dichroizm liniowy (LD) i kołowy (CD), zjawisko Ramana i rezonansowe zjawisko Ramana. W zakresie spektroskopii NMR prezentowane są zagadnienia klasycznego i kwantowego opisu oddziaływania jąder z zewnętrznymi polami magnetycznymi i otoczeniem molekularnym (relaksacja) oraz jądrowy efekt Overhausera. Spektroskopia jednowymiarowa jest rozszerzona do metod wieloimpulsowych i wielowymiarowych w zastosowaniu do makromolekuł biologicznych. Omawiane są zastosowania NMR w identyfikacji cząsteczek i wyznaczaniu ich struktury i dynamiki ruchów molekularnych.

P. W. Atkins, Molekularna mechanika kwantowa.

Mechanika klasyczna, Elektrodynamika, Fizyka statystyczna

Mechanika kwantowa I

Egzamin.

Przedmiot: 515 Biofizyka molekularna I

Wykładowca: prof. dr hab. Ryszard Stolarski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.905515

Liczba punktów kredytowych: 5

Program wykładu obejmuje zagadnienia struktury przestrzennej /konformacja/, dynamiki ruchów molekularnych i oddziaływań międzycząsteczkowych polimerów biologicznych, białek i kwasów nukleinowych oraz podstawowych metod doświadczalnych i teoretycznych badania tych zagadnień. Zagadnienia wstępne obejmują przypomnienie budowy chemicznej, mechanizmów biosyntezy i roli biologicznej kwasów nukleinowych i białek. Następnie omawiane są szczegółowo metody badania konformacji i dynamiki biopolimerów: sekwencjonowanie, elektroforeza, ultrawirowanie, magnetyczny rezonans jądrowy (NMR), dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego na monokryształach i włóknach, dynamika molekularna (MD), z rozszerzeniem kwantowym i na dynamikę brownowską. Omawianie struktur i dynamiki kwasów nukleinowych DNA i RNA oraz białek jest prowadzone od poziomu monomerów składowych do poziomu struktur trzecio- i czwartorzędowych. Szczególny nacisk położony jest na najbardziej aktualne, “gorące” zagadnienia prezentowane w literaturze światowej, np. zwijanie /folding/ białek in vitro i in vivo, specyficzne rozpoznawanie wzajemne białek i kwasów nukleinowych o ściśle określonych sekwencjach, niemichaelisowskie przebiegi kinetyki reakcji enzymatycznych.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Pracownia chemii fizycznej, Pracownia biochemii, Mechanika kwantowa II.

Spektroskopia molekularna, Biochemia.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 516 Genetyka molekularna

Wykładowca: prof. dr hab. Edward Darżynkiewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.905516

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Wykład obejmuje wybrane, a jednocześnie będące kluczowymi, zagadnienia ze współczesnej genetyki molekularnej. W rozważaniach nad strukturą i funkcją DNA omawiane są takie tematy, jak: dlaczego DNA ma strukturę helikalną, różne rodzaje heliksów, formy heliksów w przestrzeni, superzwinięcie DNA, DNA i chromosomy, metody stosowane do badania struktury DNA, DNA jako matryca w procesie transkrypcji – zasady procesu transkrypcji, organizacja sekwencji DNA, kompleks transkrypcyjny, regulacja procesu transkrypcji, transkrypcja a nukleosomy. Kolejnym cyklem tematów są sprawy związane ze strukturą i funkcją różnych rodzajów RNA, m.in.: procesy dojrzewania RNA (splicing, capping, poliadenylacja), transport wewnątrzkomórkowy kwasów rybonukleinowych i jego regulacja, mechanizmy biosyntezy białka. Sporo miejsca w wykładach poświęcone jest molekularnym mechanizmom oddziaływania faktorów białkowych z odpowiednimi strukturami kwasów nukleinowych w kluczowych dla biologii molekularnej procesach. Wydzielony blok wykładów obejmuje tematy związane z inżynierią genetyczną, w tym: uzyskiwanie genu do rekombinacji, wprowadzanie rekombinowanego genu do komórek pro- i eukariotycznych, analiza zrekombinowanych komórek, sekwencjonowanie genów i genomów, praktyczne wykorzystanie genetyki molekularnej (molekularna medycyna, kontrolowane modyfikacje genetyczne mikroorganizmów roślin i zwierząt).

Proponowane podręczniki:

Biochemia (dla studentów Biofizyki).

Egzamin.

Przedmiot: 517 Pracownia Biofizyki Molekularnej

Koordynator: dr hab. Jan Antosiewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.:

Liczba godzin ćw./tydz.: 12

Kod: 13.905517

Liczba punktów kredytowych: 15

Cel: Zapoznanie z doświadczalnymi i teoretycznymi metodami badania białek i kwasów nukleinowych, stosowanymi w Zakładzie Biofizyki oraz w kilku współpracujących z Zakładem laboratoriach w Instytutach Polskiej Akademii Nauk. Pracownia obejmuje wykonanie dwóch wybranych przez studenta ćwiczeń, każde po około 70 godzin zajęć.

Program:

1. Badanie mechanizmu działania enzymów metodami spektroskopii fluorescencji statycznej i czasoworozdzielczej.
2. Pomiary fosforescencji białek w matrycach niskotemperaturowych, analiza przejść elektronowych i określenie czasów życia stanów trypletowych w białkach.
3. Kinetyka procesów asocjacji białko-ligand badana metodami spektroskopii zatrzymanego-przepływu.
4. Określanie konformacji podjednostek kwasów nukleinowych metodami spektroskopii jądrowego rezonansu magnetycznego.
5. Wyznaczanie struktury pierwszorzędowej peptydu z widm jądrowego rezonansu magnetycznego.
6. Określanie form tautomerycznych podjednostek kwasów nukleinowych metodami spektroskopii w podczerwieni.
7. Spektroskopia w podczerwieni cząsteczek izolowanych w gazowych matrycach niskotemperaturowych.
8. Zastosowanie metod biologii molekularnej do tworzenia rekombinowanych genów i otrzymywanie produktów tych genów.
9. Badanie elektrostatycznych właściwości białek i kwasów nukleinowych w roztworze metodami elektrodynamiki ośrodków ciągłych w oparciu o model Poissona-Boltzmanna.
10. Badanie dielektrycznych właściwości wody metodami Monte Carlo i dynamiki molekularnej.
11. Badanie dynamiki konformacyjnej białek i kwasów nukleinowych metodami dynamiki molekularnej.
12. Kinetyka procesów asocjacji białko-ligand badana metodami dynamiki brownowskiej.

Proponowane podręczniki: literatura podawana jest przez asystenta stosownie do tematu i zakresu ćwiczenia.

Pracownia Chemii Fizycznej dla studentów IV roku biofizyki.

Pracownia Biochemii dla studentów IV roku biofizyki - opcja biofizyki doświadczalnej - lub Fizyka statystyczna I (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna) - opcja biofizyki teoretycznej.

Średnia ocen z obu ćwiczeń.

Przedmiot: 518 Wstęp do modelowania matematycznego i komputerowego w naukach przyrodniczych

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 11.005518

Liczba punktów kredytowych: 5

Na wykładzie dyskutowane są stosunkowo proste układy i procesy z obszarów fizyki, chemii i biologii. Omawiane są algorytmy pozwalające na symulację tych procesów. Algorytmy są optymalizowane, badana jest również ich stabilność. Przedstawione są modele klasycznej oraz kwantowej mechaniki i dynamiki oraz typowe zastosowania tych modeli.

1. Współczesne architektury komputerowe. Superskalarne stacje robocze. Wektorowe i masywnie równoległe superkomputery.
2. Teoria i eksperyment. Modelowanie i symulacje procesów fizycznych i biomolekularnych. Redukcjonizm. Trajektorie w przestrzeni fazowej. Klasyfikacja systemów dynamicznych. Procesy stochastyczne i kwantowe.
3. Dyskretyzacja przestrzeni fazowej. Prawo wielkich liczb. Rozkłady gęstości. Funkcje korelacji.
4. Periodyczne warunki brzegowe. Metody skończonych różnic. Algorytmiczna stabilność.
5. Algorytmy Monte-Carlo i dynamiki molekularnej.
6. Proste dyskretne modele. Modele twardych i miękkich kul oraz rzeczywiste układy atomowe i molekularne.
7. Przegląd kwantowych metod pozwalających na wyznaczanie mikroskopowych potencjałów oddziaływania między układami atomowymi lub molekularnymi: (a) Przybliżenie Borna – Oppenheimera. (b) Metoda Hartree - Focka rozszerzona o rachunek zaburzeń Mellera – Plessera uwzględniający energię korelacji. (c) Perturbacyjny rachunek zaburzeń w przybliżeniu polaryzacyjnym. (d) Metody typu “Density Functional”.
8. Symulacje układów dyskretnych w stanach równowagowych. (a) Podstawowe zespoły statystyczne i termodynamiczne właściwości. Mikroskopowy obraz ciśnienia, temperatury oraz ciepła właściwego. (b) Termodynamiczne funkcje odpowiedzi. Termodynamiczne całkowanie. Symulacje różnic energii swobodnej.
9. Symulacje ewolucji w czasie układów dyskretnych. (a) Czasowe funkcje korelacji. (b) Współczynniki transportu. Proste procesy dyfuzyjne. (c) Lepkość i inne makroskopowe właściwości.
10. Przegląd wybranych zastosowań. (a) Kropla cieczy. (b) Stopione sole. (c) Ciekłe kryształy. (d) Cienkie warstwy.
11. Struktura i dynamika kwasów nukleinowych, nośników informacji genetycznej.
12. Struktura i dynamika białek. Wstęp do symulacji reakcji enzymatycznych.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Fizyka I, II, III, IV, V, Mechanika kwantowa I.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin.

Przedmiot: 519 Biofizyka molekularna II

Wykładowca: dr hab. Jan Antosiewicz (koord.), dr hab. Borys Kierdaszuk, dr Agnieszka Bzowska, prof. dr hab. Ryszard Stolarski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.905519

Liczba punktów kredytowych: 5

Cel: przedstawienie wybranych zagadnień współczesnej biofizyki molekularnej i omówienie stosowanych w niej metod doświadczalnych i teoretycznych.

Program:

• Spektroskopia emisyjna biopolimerów, komórek i tkanek.
• NMR w biofizyce biopolimerów, biochemii i medycynie.
• Krystalografia i krystalizacja biopolimerów.
• Metody relaksacyjne w biofizyce.
• Podstawy zastosowania komputerów w symulacji procesów molekularnych i interpretacji obserwacji doświadczalnych.

J.R. Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy.

A. Kawski, Fotoluminescencja roztworów.

J.A. McCammon i S. Harvey, Dynamics of Proteins and Nucleic Acids.

C.F. Bernasconi, Relaxation kinetics.

C.R. Cantor i P.R. Schimmel, Biophysical Chemistry.

W. Saenger, Principles of Nucleic Acid Structure.

A.R. Fersht, Enzyme Structure and Mechanism.

T.L. Blundell i L.N. Johnson, Protein Crystallography.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Biofizyka molekularna I; Wstęp do spektroskopii molekularnej.

Egzamin pisemny.

Przedmiot: 520 Metody modelowania molekularnego. Przegląd i zastosowania praktyczne

Wykładowca: prof. dr hab. Bogdan Lesyng

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 11.005520

Liczba punktów kredytowych: 5

W wykładzie omawiane są najbardziej popularne metody modelowania molekularnego stosowane w biologii molekularnej i biofizyce. Metody odwołują się do modeli z obszaru fizyki mikroskopowej i mezoskopowej. Prezentowane są podstawowe programy komputerowe pozwalające na prowadzenie badań naukowych w w/w dziedzinach. W szczególności są to programy z obszarów chemii kwantowej, mechaniki molekularnej, dynamiki molekularnej, rozwiązujące równania Poissona-Boltzmanna oraz programy pozwalające badać procesy dyfuzji w układach biomolekularnych. Ćwiczenia są skorelowane z wykładem.

1. Przegląd wybranych technik eksperymentalnych, dostarczających informacji o strukturze przestrzennej i dynamice molekuł, w tym biopolimerów (optyczna spektroskopia molekularna, NMR, dyfrakcja rentgenowska i neutronowa).
2. Wstęp do teorii elektronowej molekuł: Metody ab initio pola samouzgodnionego. Bazy funkcyjne. Poprawki korelacyjne. Własności elektronowe. Potencjał elektrostatyczny. Programy: Turbomole, Gamess i Gaussian.
3. Metody funkcjonału gęstości elektronowej: Twierdzenie Kohna-Sharna. Przybliżenie “local density”. Poprawki nielokalne. Programy: DMol i DGauss.
4. Mikroskopowe modele oddziaływań międzycząsteczkowych: Przybliżenie polaryzacyjne. Wkłady wymienne.
5. Struktura funkcji energii potencjalnej dla układów makrocząsteczkowych: Rola oddziaływań elektrostatycznych. Pola siłowe dla kwasów nukleinowych i białek. Algorytmiczne metody optymalizacji geometrii makrocząsteczek poprzez minimalizację funkcji energii potencjalnej.
6. Mikroskopowa mechanika (MM) i dynamika molekularna (MD): Programy: Amber, Argos, Discover, Gromos, X-Plor. Interpretacja struktury kwasów nukleinowych i białek.
7. Wykonanie symulacji MD w różnych zespołach statystycznych: Metody wyznaczania energii swobodnej.
8. Kwantowa dynamika układów molekularnych: Sprzężenia między układami kwantowymi i klasycznymi, kwantowo-klasyczna dynamika molekularna. Mikroskopowy opis reakcji enzymatycznych. Program QCMD.
9. Molekularne modele mezoskopowe: Równanie Poissona-Boltzmanna. Energia elektrostatyczna układów makrocząsteczkowych. Programy: DelPhi i UHBD. Oddziaływania hydrofobowe.
10. Mechanizm wzajemnego, specyficznego rozpoznawania się układów biomolekularnych: Oddziaływania inhibitorów z enzymami (projektowanie leków). Oddziaływania kwasów nukleinowych i białek, w szczególności oddziaływania genów operatorowych z represorami. Programy: Ludi i APEX-3D.
11. Różne skale czasowe i przestrzenne molekularnych procesów dynamicznych: Związki między modelami mezoskopowymi i mikroskopowymi.
12. Opis procesu zwijania się białek do postaci funkcjonalnej (“protein folding”).

Proponowane podręczniki:

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Mechanika kwantowa I, Wstęp do modelowania matematycznego i komputerowego w naukach przyrodniczych.

Wstęp do biofizyki, Fizyka I, II, III, IV, Mechanika kwantowa II (dla studentów Biofizyki) lub Wstęp do fizyki atomu, cząsteczki i ciała stałego, Fizyka statystyczna I (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna).

Egzamin.

Przedmiot: 431 Pracownia chemii fizycznej (dla studentów Biofizyki)

Wykładowca: dr Elżbieta Bojarska

Semestr: zimowy i letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 0

Liczb godzin ćw./tydz.: 1

Kod: 13.304431

Liczba punktów kredytowych:

Cel: zapoznanie studentów z podstawowymi metodami doświadczalnymi stosowanymi w Zakładzie Biofizyki IFD w badaniach procesów fizykochemicznych związków biologicznie aktywnych (składników kwasów nukleinowych i białek, koenzymów).

Program:

Zajęcia obejmują podstawowe techniki pracy laboratoryjnej (przygotowywanie roztworów, pomiary pH, obliczanie siły jonowej, wyznaczanie stężeń roztworów) oraz badania procesów fizykochemicznych zachodzących w roztworach elektrolitów (równowagi kwasowo-zasadowe, równowagi redoks, równowagi tautomeryczne) przy pomocy różnych metod doświadczalnych: spektroskopii absorpcyjnej UV/VIS, IR, fluorescencji, NMR oraz metod elektrochemicznych.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Forma zaliczenia: średnia ocen z wykonanych ćwiczeń (na ocenę każdego ćwiczenia składa się wynik kolokwium wstępnego, wykonanie ćwiczenia, opis, kolokwium końcowe)

Przedmiot: 435 Wstęp do biologii komórki i organizmów wyższych

Wykładowca: prof. dr hab. Jan Doroszewski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 12.904435

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Celem wykładu jest przedstawienie w syntetycznej i nowoczesnej formie podstawowych elementów budowy i najważniejszych zasad funkcjonowania organizmu człowieka.

Opis podstawowych elementów budowy i najważniejszych zasad funkcjonowania organizmu człowieka obejmuje różne poziomy strukturalne, począwszy od cząsteczkowego i komórkowego, poprzez tkankowy, narządowy i układowy, kończąc na organizmie jako całości. Szczególna uwaga jest zwrócona na zależności łączące prawidłowe i patologiczne zjawiska na różnych poziomach, zwłaszcza związanych z procesami regulacyjnymi i ich zaburzeniami. Tematyka obejmuje zasady działania podstawowych – przede wszystkim fizycznych - metod badawczych, naukowych i diagnostycznych, terapeutycznych i innych.

Wykład ma uzupełniać i porządkować wiedzę biomedyczną już posiadaną lub kiedyś nabytą przez studentów: omawiana tematyka powinna stanowić dobry punkt wyjścia dla dalszego rozwijania wiedzy w bardziej specjalnych dziedzinach związanych z przyszłą pracą zawodową.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin ustny.

Przedmiot: 436 Fizyczne podstawy radiodiagnostyki

Wykładowca: prof. dr hab. Jerzy Tołwiński

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204436

Liczba punktów kredytowych: 5

Proponowane podręczniki:

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 437 Metody statystyczne analizy danych I: Wnioskowanie statystyczne

Wykładowca: dr Piotr Durka

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 11.204437

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład przygotowuje do świadomego i poprawnego stosowania najczęściej wykorzystywanych w praktyce (nie tylko naukowej) metod statystycznych.

• Prawdopodobieństwo: zdarzenia niezależne, zmienna losowa. Gęstość prawdopodobieństwa: wartość oczekiwana, wariancja. Rozkłady: płaski, dwumianowy, Poissona, Gaussa, chi². Centralne twierdzenie graniczne, prawo wielkich liczb, nierówność Czebyszewa.
• Resampling statistics, bootstrap -- nowe, intuicyjne podejścia do statystyki stosowanej z wykorzystaniem mocy komputerów.
• Pobieranie próby – statystyka. Estymatory: nieobciążone i konsystentne. Metoda największej wiarygodności.
• Weryfikacja hipotez statystycznych. Rozkład Studenta, F, dwuwymiarowy rozkład normalny. Korelacja, macierz kowariancji. Regresja liniowa.
• Analiza wariancji jednej (ANOVA) i wielu zmiennych (MANOVA). Test chi² dobroci dopasowania.

• Twierdzenie Bayesa i Bayesowska szkoła statystyki.
• Analiza dyskryminacyjna. Analiza składowych głównych. Analiza skupień.
• Testy nieparametryczne.
• Sztuczne sieci neuronowe.

ćwiczenia: Matlab

Proponowane podręczniki:

skrócony skrypt (wzory i podstawowe twierdzenia) rozdawany na zajęciach oraz dostępny w Internecie: http://brain.fuw.edu.pl/~durka/papers/statys.ps.gz

Analiza, Algebra

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Programowanie I i II

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 437 Metody statystyczne analizy danych II: Analiza sygnałów

Wykładowca: dr Piotr Durka

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 11.204437

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład obejmuje podstawy klasycznej (widmowej) i współczesnej (falki, czas-częstość) analizy sygnałów:

• Podstawy: przestrzeń Hilberta, współczynniki Fouriera, pojęcie złożoności obliczeniowej algorytmu – notacja O(.), problemy NP-trudne.
• Systemy liniowe niezmiennicze w czasie (LTI): szereg i transformata Fouriera, twierdzenie o splocie, funkcja odpowiedzi impulsowej. Procesy AR, ARMA.
• Opis systemu LTI z pomocą liniowych równań różnicowych. Przekształcenie Z. Funkcja systemu.
• Próbkowanie sygnałów ciągłych – twierdzenie Nyquista. Teoria i praktyka konstrukcji filtrów częstotliwościowych.
• Procesy stochastyczne, estymacja widma mocy.
• Pomiędzy czasem a częstością: zasada nieoznaczoności Heisenberga, spektrogram, przekształcenie Wignera, falki (wavelets), matching pursuit.
• Krótko: algorytmy genetyczne.

ćwiczenia: Matlab.

Proponowane podręczniki:

Skrypt rozdawany na zajęciach.

Analiza, Algebra, Wnioskowanie Statystyczne

Programowanie I i II

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 438 Bioelektryczność i elementy biocybernetyki

Wykładowca: prof. dr hab. Katarzyna Cieślak-Blinowska

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Liczba punktów kredytowych: 4,5

Program:

1. Zjawiska jonowe w komórkach nerwów i mięśni. Powstawanie różnicy potencjałów w poprzek błony aktywnej. Teoria Hodgkina Huxleya.
2. Propagacja pobudzenia elektrycznego. Przewodnictwo skokowe. Przewodnictwo synaptyczne i potencjały postsynaptyczne. Transmisje w zespołach neuronów.
3. Zjawiska elektryczne w komórkach mięśniowych. Sterowanie mięśniami.
4. Zjawiska elektryczne w narządach zmysłów. Aktywna transdukcja bodźca. Mechanizmy zapewniające wysoką czułość i rozdzielczość.
5. Przewodnictwo objętościowe. Właściwości elektryczne tkanki i ich wpływ na potencjały mierzone w różnych reżimach eksperymentalnych.
6. Elementy analizy sygnałów stochastycznych.
7. Powstawanie, rejestracja, metody analizy sygnałów elektrycznych i magnetycznych: EEG, EP, EMG, ERG, EOG, EDG, MEG, MKG.
8. Modelowanie aktywności populacji neuronów. Teoria Freeman'a.
9. Sieci neuropodobne. Neurony formalne. Perceptron i Adaline. Modele pamięci asocjacyjnej - sieci Hopfielda. Sieci wielowarstwowe ze szczególnym uwzględnieniem metody propagacji wstecznej błędu. Uczenie nadzorowane, uczenie bez nadzoru, uczenie ze wzmocnieniem.

Proponowane podręczniki:

P. Nunez, Electric fields of the brain.

W.J. Freeman, Mass action in the nervous system.

J. Hertz, A. Krogh, R. Palmer, Wstęp do teorii obliczeń neuronowych.

Elektrodynamika.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 441 Podstawy planowania radioterapii i dozymetrii promieniowania jonizującego.

Wykładowca: dr Marzena Morawska-Kaczyńska

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 1

Kod: 12.904441

Liczba punktów kredytowych: 4

Podstawy radiobiologii klinicznej – śmierć komórki pod wpływem promieniowania jonizującego – modele, prawdopodobieństwo kontroli miejscowej nowotworu, prawdopodobieństwo uszkodzenia – wczesne i późne uszkodzenia, model liniowo-kwadratowy – ćwiczenia praktyczne z zastosowań.

Podstawy dozymetrii promieniowania jonizującego – oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią, KERMA, dawka zaabsorbowana i wzajemne zależności, komora jonizacyjna Raport 277 IAEA – ćwiczenia praktyczne z obliczania dawki zaabsorbowanej.

Opis wiązki promieniowania w absorbencie – wiązki elektronów i fotonów, procentowa dawka głęboka, profil wiązki, izodozy, moc dawki, model Cunningama (dawka pierwotna i rozproszona), ćwiczenia z obliczania czasów napromieniowania.

Podstawy planowania leczenia – techniki teleradioterapii, przygotowanie i optymalizacja rozkładu dawki, ćwiczenia z zastosowaniem komputerowego systemu planowania.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 524 Matematyczne modelowanie procesów w biologii i medycynie

Wykładowca: dr Jarosław Żygierewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 11.005524

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Wprowadzenie.

• Modele w naukach biologicznych.
• Modele fizyczne, statyczne, dynamiczne.

1. Modele dynamiczne przestrzennie jednorodne.

1. Ciągłe
2. Dyskretne

1. Elementy analizy jakościowej modeli dynamicznych przestrzennie jednorodnych.

1. Analiza stanów stacjonarnych
2. Bifurkacje
3. Analiza cykli granicznych
4. Chaos w układach deterministycznych

1. Elementy kinetyki reakcji chemicznych z udziałem enzymów.

1. Metoda stężeń quasi stacjonarnych
2. Łańcuchy reakcji enzymatycznych

1. Modelowanie kompartmentowe neuronów

1. Model Hodgkina-Huxleya
2. Teoria Ralla
3. Model Fitzhugh-Nagumo
4. Model integrate and fire, leaky integrator

1. Modele populacji neuronów

1. Model Wilsona i Cowana
2. Model Freemana

1. Model cyklu komórkowego
2. Modele hodowli komórkowych

1. Hodowle bez przepływu

1. Hodowle przepływowe

1. Układy przestrzennie niejednorodne

1. Modele dyfuzyjne
2. Struktury dyssypatywne

Proponowane podręczniki:

Żaden podręcznik nie odpowiada ściśle programowi wykładu. Literatura (głównie prace orygi nalne i artykuły przeglądowe) jest podawana bieżąco na wykładzie.

Algebra, Analiza matematyczna I i II ,Metody numeryczne

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin pisemny i ustny.

Przedmiot: 525 Biochemia dla fizyki medycznej

Wykładowca: w roku akademickim 2002/2003 wykład nie odbywa się

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.605525

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

1. Cechy komórki prokariotycznej i eukariotycznej.
2. Białka -struktura I-, II-, III-, IV- rzędowa.
3. Enzymy.
4. Zarys budowy węglowodanów i lipidów.
5. Zarys katabolizmu białek, węglowodanów i tłuszczów, cykl Krebsa – końcowy wspólny etap przemian.
6. Utlenianie biologiczne - podstawy bioenergetyki. Sprzężenie przez ATP procesów endo- i egzoergicznych. Łańcuch oddechowy, przenośniki elektronów i ich wzorców, potencjały redukcyjne. Mechanizm fosforylacji oksydacyjnej wg. Mitchella. Budowa mitochondrium. Bilans energetyczny fosforylacji oksydacyjnej i substratowej.
7. Fotosynteza. Reakcje świetlne i ciemniowe. Zarys cyklu Calvina. Budowa chloroplastu. Kompleks antenowy i jego barwniki. Fotochemiczne pompowanie cząsteczki chlorofilu. Transport elektronów w procesach fosforylacji fotosyntetycznej cyklicznej i niecyklicznej. Fotosystemy I i II.
8. Kwasy nukleinowe – struktura i funkcje. DNA - budowa chromosomu, replikacja. Mutacje. Procesy reperacji DNA. Mutacje a etiologia nowotworów. RNA - transkrypcja t-RNA, m-RNA i r-RNA. Translacja - biosynteza białka. Kod genetyczny. Zasady inżynierii genetycznej. Przyczyny nowotworów.
9. Wirusy DNA i wirusy RNA, bakteriofagi - budowa, główne typy, schemat cyklu życiowego. Fagi lizogenne. Wirus HIV - cykl życiowy. Wiroidy i ewolucja wirusów.
10. Błony - budowa i skład chemiczny. Mechanizmy transportu błonowego aktywnego i biernego. Kanały i pory błonowe, kotransport, przenośniki, jonofory. ATP-azowa pompa sodowo-potasowa w błonie - budowa i działanie. Pompa wapniowa.
11. Proces widzenia. Budowa oka i siatkówki, pręciki i czopki. Przewodzenie impulsu elektrycznego wzdłuż aksonu i na synapsach (patrz niżej). Mechanizm widzenia rola rodopsyny; transducyny i in. białek.
12. Skurcz mięśnia. Budowa mięśnia szkieletowego. Mechanizm skurczu - rola miozyny, aktyny i in. białek. Regulacja skurczu przez jony Ca⁺⁺ - kalsekwestryna.
13. Regulacja metabolizmu. Regulacja na poziomie genetycznym - Jacoba i Monoda model indukcji i represji enzymatycznej. Regulatory endogenne - inhibicja i aktywacja allosteryczna. Sygnalizacja międzykomórkowa. Regulacja hormonalna - mechanizmy. System fosforylacji białek przez kinazy białkowe zależne od cAMP-białko przewodzące G i in. białka.
14. Regulacja przez układ nerwowy. Układ nerwowy sympatyczny i parasympatyczny. Przewodzenie stanu depolaryzacji wzdłuż neuronu. Przewodzenie synaptyczne. Neurotransmitery pobudzające i hamujące. Rola jonów Ca⁺⁺ i kalmoduliny. Neurotransmitery a pamięć. Leki i trucizny związane z hamowaniem synaptycznym.

L. Stryer, Biochemia.

S. Rose, S. Bullock, Chemia życia.

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do biofizyki.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 526 Radiometria i radioekologia

Wykładowca: dr Bogumiła Mysłek-Laurikainen

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.505526

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

1. Promieniowanie w środowisku naturalnym. Monitoring środowiska w Polsce.
2. Dawka graniczna, dawka pochłonięta i dawka skuteczna.
3. Zagrożenie radiacyjne w medycynie nuklearnej i radiologii, narażenie medyczne.
4. Skutki uwolnień radioaktywnych w środowsku naturalnym (Czarnobyl, fabryki przerobu paliwa, próbne wybuchy jądrowe).
5. Energia i energetyka jądrowa.
6. Krótkotrwałe i długotrwałe skutki narażenia radiacyjnego.
7. Mikrodozymetria i hormeza.
8. Ogólne zasady pracy ze źródłami promieniowania.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Forma zaliczenia:

Egzamin ustny.

Przedmiot: 443A Chemia ogólna

Wykładowca: prof. dr hab. Piotr Wrona

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.304443A

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Chemia ogólna. Elementy chemii nieorganicznej i analitycznej. Chemia i materia. Elektron i jądra atomów. Pierwiastki i związki chemiczne. Układ okresowy i struktura elektronowa atomów. Kowalencyjność a struktura elektronowa. Woda i roztwory. Równowaga chemiczna i szybkość reakcji chemicznych. Reakcje utleniania i redukcji. Kwasy, zasady i roztwory buforowe. Własności związków chemicznych. Podstawy chemii analitycznej. Rozpoznawanie typowych zanieczyszczeń nieorganicznych występujących w glebie, wodzie i powietrzu oraz metody ich usuwania.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin ustny.

Przedmiot: 443B Chemia organiczna

Wykładowca: prof. dr hab. Zbigniew Czarnocki

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.304443B

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Podstawowe wiadomości o klasach związków organicznych: węglowodory (łańcuchowe, cykliczne, aromatyczne); fluorowcopochodne; alkohole; fenole; etery; aldehydy; kwasy karboksylowe i ich pochodne; związki zawierające azot: aminy i amidy, związki nitrozowe i nitrowe, nitryle i inne; związki zawierające siarkę: tiole, sulfidy, sulfotlenki i inne; związki heterocykliczne; polimery, związki organiczne zawierające inne heteroatomy z uwzględnieniem takich ich własności jak lotność, rozpuszczalność w wodzie, toksyczność, możliwość utylizacji itp. Ponadto w programie przewiduje się omówienie podstawowych wiadomości z metod identyfikacji związków organicznych.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin ustny.

Przedmiot: 444 Laboratorium z chemii

Kierownik: dr hab. Ewa Bulska

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 0

Liczba godzin ćw./tydz.: 3

Kod: 13.304444

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Podstawowe czynności laboratoryjne: rozpuszczanie, roztwarzanie, ogrzewanie, strącanie osadów, sączenie, przemywanie itp. oraz posługiwanie się niezbędnym sprzętem laboratoryjnym; typy reakcji chemicznych: synteza, analiza, wymiana; reakcje chemiczne: szybkość reakcji, równowaga reakcji, kierunek przebiegu reakcji, katalizatory; równowagi reakcji i reakcje w roztworach: zobojętnianie, strącanie, kompleksowanie, utlenianie i redukcja; właściwości niektórych substancji w stanie wolnym i związanym; reakcje charakterystyczne, identyfikacja niektórych jonów, wolnych pierwiastków i związków chemicznych (np.: metali, niemetali, kwasów, zasad, soli, niektórych częściej spotykanych mających znaczenie z punktu widzenia ochrony środowiska związków węgla i ich pochodnych).

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Zaliczenie ćwiczeń.

Przedmiot: 448 Optyka fourierowska

Wykładowca: dr hab. Marek Kowalczyk

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204448

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Definicje i warunki istnienia przekształcenia Fouriera. Opis sygnałów i układów dwuwymiarowych.
2. Sygnał analityczny i transformata Hilberta.
3. Podstawy teorii dyfrakcji. Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera.
4. Analiza koherentnych układów optycznych przy użyciu pojęć optyki falowej.
5. Analiza układów obrazujących metodami teorii układów liniowych.
6. Fizyczne metody modulacji frontu falowego.
7. Spójność fal świetlnych i spektroskopia fourierowska. Twierdzenie Van Citterta-Zernikego.
8. Obrazowanie przy użyciu światła częściowo spójnego.
9. Obrazowanie w układach konfokalnych.
10. Ułamkowa transformata Fouriera.
11. Struktura plamkowa światła laserowego.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Forma zaliczenia:

Egzamin ustny.

Przedmiot: 449 Optyczne przetwarzanie informacji

Wykładowca: prof. dr hab. Katarzyna Chałasińska-Macukow

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204449

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Światło jako nośnik informacji optycznej - rys historyczny.
2. Holografia optyczna.
3. Holografia cyfrowa i dyfrakcyjne elementy optyczne.
4. Realizacja optyczna transformacji i funkcji matematycznych.
5. Optyczne przetwarzanie i klasyfikacja obrazów - metody analogowe i cyfrowe.
6. Analiza widmowa obrazu - rozpoznawanie i klasyfikacja, zastosowania.
7. Korelator optyczny - rozpoznawanie i klasyfikacja obrazów, filtry, zastosowania.
8. Metody nieliniowe w optycznym przetwarzaniu informacji.
9. Realizacja optoelektroniczna procesorów optycznych - elementy fotoniczne.
10. Optyczne sieci neuropodobne - pamięć skojarzeniowa, sieci komórkowe, zastosowania.
11. Rozwiązania optyczne w technikach informacyjnych - połączenia optyczne, pamięci optyczne (skojarzeniowe i masowe).
12. Optyka adaptywna.
13. Interferometria optyczna.
14. Tomografia optyczna.
15. Telekomunikacja optyczna - sieci przezroczyste.

Cel wyk³adu: Wyk³ad jest przede wszystkim przeznaczony dla studentów specjalizacji Optyka Fourierowska i Przetwarzanie Informacji.

K. Gniadek, Optyczne przetwarzanie informacji.

W.T.Cathey, Optyczne przetwarzanie informacji i holografia.

Literatura uzupełniająca:

Optyka fourierowska.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin ustny.

Przedmiot: 481 Podstawy hydrodynamiki

Wykładowca: dr Konrad Bajer

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204481

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Program:

1. Czym zajmuje się mechanika ośrodków ciągłych? Związki z mechaniką statystyczną i teorią kinetyczną. Hipoteza continuum i zakres jej stosowalności. Przypomnienie rachunku wektorowego. Równanie ciągłości. Równania trajektorii, linii prądu i smugi.
2. Regularne i chaotyczne linie prądu. Pochodna substancjalna. Nieściśliwość. Wirowość. Przepływy z symetrią i funkcje prądu.
3. Tensor naprężeń cieczy w spoczynku. Ciśnienie hydrostatyczne. Całki materialne i ich pochodne po czasie.
4. Równanie ewolucji wektora stycznego do linii materialnej. Tensor naprężeń w poruszającej się cieczy. Lepkość. Równanie Navier-Stokesa. Równanie Eulera. Prawo Bernoulliego.
5. Warunki brzegowe na granicy dwóch ośrodków. Osobliwy charakter granicy µ® 0 a istnienie warstwy granicznej. Napięcie powierzchniowe. Pierwsza zasada termodynamiki. Równanie zmiany energii wewnętrznej w płynie newtonowskim. Lepka dyssypacja energii mechanicznej. Lepkość objętościowa.
6. Ciepło właściwe. Współczynnik rozszerzalności cieplnej. Równania entropii i temperatury w płynie newtonowskim. Zupełny układ równań opisujący przepływ płynu newtonowskiego o niejednorodnej temperaturze.
7. Niejednostajny przepływ jednokierunkowy. Równanie dyfuzji. Wpływ lepkości na nieciągłość prędkości, dyfuzja wirowości. Skale długości i czasu charakterystyczne dla dyfuzji. Równania ruchu cieczy w poruszającym się układzie współrzędnych. Siła odśrodkowa i siła Coriolisa.
8. Spirala Ekmana. Liczba Rossbye'go. Pojęcie przepływu wielkoskalowego, znaczenie liczb bezwymiarowych. Wirowość i cyrkulacja, twierdzenie Kelvina. Wirowość absolutna. Pojęcie barotropowości.
9. Dynamika wirowości. Warstwa przyścienna w opływie płaskiej płyty. Liczba Reynoldsa. Opływ cylindra. Separacja warstwy przyściennej.
10. Potencjał zespolony dla dwuwymiarowego, nieściśliwego przepływu bezwirowego. Przepływy nielepkie w i wokół narożnika. Osobliwy charakter granicy Re® ¥ .
11. Odwzorowania konforemne płaszczyzny przepływu. Opływ cylindra o przekroju kołowym. "Lift" i efekt Magnusa. Odwzorowanie Rukowskiego. Opływ cienkiej płytki. Zasada działania skrzydła samolotu. Mechanizm ustalania się cyrkulacji.
12. Podstawy teorii stabilności hydrodynamicznej. Niestabilność Kelvina-Helmholza. Symetrie przepływu a stosowalność modów normalnych do badania jego stabilności. Nieliniowe nasycanie.
13. Pojęcie nieliniowości i dyspersji fal. Fale na wodzie, związek dyspersyjny. Ruch elementów płynu w fali płaskiej. Dlaczego fale morskie są mniej więcej równoległe do brzegu? Rola napięcia powierzchniowego, fale kapilarne.
14. Analiza fourierowska fal. Prędkości grupowe fal na wodzie. Tłumienie fal na głębokiej wodzie. Oscylacje wywołane periodycznym ruchem sztywnej powierzchni. Lepka dyssypacja energii. Oscylacje wywołane periodycznym gradientem ciśnienia.

D.J. Acheson, Elementary fluid dynamics.

G.K. Batchelor, An introduction to fluid dynamics.

M.J. Lighthill, An informal introduction to theoretical fluid mechanics.

A.R. Patterson, A first course in fluid dynamics.

M. Van Dyke, An album of fluid motion.

Cz. Rymarz, Mechanika ośrodków ciągłych.

J. Bukowski, Mechanika Płynów.

C. Gołębiewski, E. Łuczywek, E. Walicki, Zbiór Zadań z mechaniki płynów.

B. Średniawa, Hydrodynamika i Teoria Sprężystości.

Analiza matematyczna i Algebra z geometrią lub Matematyka, Metody matematyczne fizyki, Elektrodynamika.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 482 Meteorologia ogólna

Wykładowca: dr hab. Hanna Pawłowska

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 07.704482

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Podstawowe zagadnienia meteorologii:

J.V. Iribarne, H.R. Cho, Fizyka atmosfery.

S.P. Chromow, Meteorologia i klimatologia.

Zajęcia sugerowane do wysłuchania / zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do geofizyki.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 483 Metody matematyczne geofizyki

Wykładowca: dr Jan Herczyński (ICM)

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 3

Kod: 11.104483

Liczba punktów kredytowych: 15

Wykład jest wprowadzeniem do tzw. “matematyki stosowanej” i powinien dać wyobrażenie o podstawowych problemach matematycznych, które są bliskie tym jakie spotykamy w praktyce, ale dających się jeszcze rozwiązywać. Wybór problemów i ilustrujących je zadań odpowiada klasycznej tematyce fizyki Ziemi. Zajęcia obejmują następujące części:

C. Evans, Partial differential equations, American Mathematical Society

A. Piskorek, Równania całkowe.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Analiza matematyczna i Algebra z geometrią lub Matematyka, Metody matematyczne fizyki.

Kolokwia (ok. 4) oraz egzamin końcowy.

Przedmiot: 484 Wybrane zagadnienia hydrodynamiki

Wykładowca: dr Konrad Bajer

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204484

Liczba punktów kredytowych: 5

J. Bukowski, Mechanika Płynów.

C. Gołębiewski, E. Łuczywek, E. Walicki, Zbiór Zadań z mechaniki płynów.

Cz. Rymarz, Mechanika Ośrodków Ciągłych.

B. Średniawa, Hydrodynamika i Teoria Sprężystości.

D.J. Acheson, Elementary Fluid Dynamics.

G.K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics.

M.J. Lighthill, An informal Introduction to Theoretical Fluid Mechanics.

A.R. Patterson, A first Course in Fluid Dynamics.

M. Van Dyke, An Album of Fluid Motion.

Analiza matematyczna i Algebra z geometrią lub Matematyka, Metody matematyczne fizyki, Elektrodynamika

Egzamin.

Przedmiot: 485 Meteorologia doświadczalna

Wykładowca: dr Ryszard Balcer

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 1

Kod: 07.704485

Liczba punktów kredytowych: 5

T. Kopcewicz, Fizyka atmosfery.

E. Strauch, Metody i przyrządy pomiarowe w meteorologii i hydrologii.

J.V. Iribarne, H.R. Cho, Fizyka atmosfery.

Atlas chmur (IMGW).

K. Różdżyński, Miernictwo meteorologiczne, tom 1 – 1995, tom 2 - 1996, tom3 – 1998 (IMGW).

Fizyka I-V.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 486 Meteorologia teoretyczna I

Wykładowca: dr hab. Hanna Pawłowska

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 07.704486

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Podstawowe zagadnienia termodynamiki atmosfery:

1. Wykorzystanie zasad termodynamiki w analizie procesów atmosferycznych. Przemiany adiabatyczne i izobaryczne.
2. Termodynamika powietrza suchego i wilgotnego. Diagramy termodynamiczne. Temperatura potencjalna. Temperatura punktu rosy. Temperatura ekwiwalentna. Temperatura wilgotnego termometru. Temperatura wirtualna.
3. Woda w atmosferze. Przemiany fazowe. Ciepło utajone. Gradient wilgotno-adiabatyczny.
4. Warunki równowagi w atmosferze. Stabilność statyczna bezwarunkowa i warunkowa. Niestabilność potencjalna. Metoda cząstki i metoda warstwy.
5. Procesy prowadzące do powstawania chmur i mgieł. Jądra kondensacji. Kondensacyjny i koalescencyjny wzrost kropel chmurowych. Mechanizmy opadowe.
6. Transfer promieniowania w atmosferze. Parametry charakteryzujące własności radiacyjne cząstek, chmur, warstwy atmosfery. Bezpośredni i pośredni wpływ aerozolu na klimat. Efekt cieplarniany.

Proponowane podręczniki:

M. L. Salby, Fundamentals of Atmospheric Sciences.

R. R. Rogers, M. K. Yau, A Short Course in Cloud Physics.

J.V. Iribarne, H.R. Cho, Fizyka Atmosfery.

J. A. Curry, P. J. Webster, Thermodynamics of Atmospheres and Oceans.

J.V. Iribarne, Atmospheric thermodynamics.

Meteorologia ogólna.

Podstawy hydrodynamiki, Termodynamika.

Zaliczenie ćwiczeń, egzamin pisemny i egzamin ustny.

Przedmiot: 535 Metody przetwarzania danych meteorologicznych

Wykładowca: dr Bogumił Jakubiak (ICM)

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205535

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Wiadomości wstępne.

2. Przetwarzanie i analiza danych synoptycznych.

3. Przetwarzanie i analiza danych klimatologicznych

R. Daley, Atmospheric Data Analysis.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Meteorologia doświadczalna, Metody matematyczne geofizyki.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 536 Meteorologia teoretyczna II

Wykładowca: dr hab. Szymon Malinowski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 07.705536

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Program:

1. Struktura atmosfery. Wieloskalowość ruchów atmosferycznych.
2. Analiza skal równania ruchu w układzie związanym z powierzchnią Ziemi. Przybliżenie geostroficzne, równania prognostyczne.
3. Cyrkulacja i wirowość. Wirowość potencjalna.
4. Wprowadzenie do turbulencji atmosferycznej. Statystyczny opis przepływów turbulentnych i jego ograniczenia. Warstwa graniczna atmosfery i jej wpływ na cyrkulacje w większych skalach.
5. Przybliżenie quasi - geostroficzne. Dynamika atmosfery w umiarkowanych szerokościach geograficznych.
6. Fale w atmosferze. Równania falowe, związki dyspersyjne.
7. Niestabilności w przepływach atmosferycznych. Liniowa analiza stabilnosci. Niestabilność baroklinowa.
8. Cyrkulacje mezoskalowe.
9. Energetyka atmosfery i elementy cyrkulacji globalnej.
10. Elementy numerycznych prognoz pogody.

J.R. Holton, An Introduction to dynamic meteorology.

Zajęcia sugerowane do wysłuchania / zaliczenia przed wykładem:

Meteorologia teoretyczna I, Podstawy hydrodynamiki.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin pisemny.

Przedmiot: 539 Meteorologia stosowana

Wykładowca: mgr inż. M.Ostrowski i dr inż. Lech Łobocki

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 3

Kod: 07.705539

Liczba punktów kredytowych: 15

Program:

Źródła danych meteorologicznych. Wymiana międzynarodowa danych. Mapy synoptyczne, analityczne i materiały wymieniane między służbami. Formy pola ciśnienia. Błędy danych pomiarowych na mapach synoptycznych. Zasady analizy map synoptycznych. Wykorzystywanie informacji satelitarnej w analizie map pogody. Masy powietrza i typy ich transformacji. Warunki napływu mas powietrza do Polski i towarzyszące im typy pogody. Wiatr termiczny i mapa 500/1000 hPa. Fronty atmosferyczne: ciepły, chłodny i zokludowany; ich termiczna struktura, pole ciśnienia, pole izalobar, górna strefa frontowa. Odchylenie od modelu frontu. Wpływ podłoża na fronty atmosferyczne, pole ciśnienia i pole temperatury. Stadia rozwoju niżu. Rozwój wyżu. Niże odcinania, wyże odcinania. Blokada. Model Sutcliffe’a rozwoju układów ciśnienia: oddziaływania nieadiabatyczne, adiabatyczne, adwekcja wirowości, adwekcja topografii względnej. Typy sytuacji synoptycznych powodujące opadowe wezbrania na południu Polski. Typowe sytuacje synoptyczne nad Europą; wyż skandynawski, wał wyżowy w zimie, cyrkulacja zachodnia, mało gradientowe pole ciśnienia w lecie, zbliżanie się do Polski z zachodu zatoki burzowej.

S. Petterseen, Weather analysis and forecasting.

S.P. Chromov, Osnovy sinopticeskoj meteorologii.

A.S. Zverev, Sinopticeskaja meteorologia.

Compendium of meteorology, vol.1, part 3 - Synoptic meteorology, WMO - No. 364, 1978.

R.K. Anderson, The use of satellite pictures in weather analysis and forecasting. Techn. Note No.124, WMO - No. 333.

Images in weather forecasting, red. M.J. Bader et al.

Meteorologia teoretyczna I, Meteorologia doświadczalna.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 540 Wybrane działy fizyki atmosfery

Wykładowca: dr hab. Janusz L. Borkowski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205540

Liczba punktów kredytowych: 5

Program wykładu obejmuje fizykę granicznej warstwy atmosfery.

1. Wstęp:

Podstawowe informacje o granicznej warstwie atmosfery, klasyfikacja, grubość warstwy. Znaczenie granicznej warstwy atmosfery.

2. Podstawy dynamiki warstwy granicznej:

Równania ruchu i transportu ciepła, przybliżenie Boussinesq’a, ruch turbulencyjny, wartości średnie i fluktuacje, napięcia Reynoldsa, równania ewolucji momentów drugiego rzędu, równanie energii, liczba Richardsona, problem zamykania, modelowanie warstwy granicznej, parametryzacja warstwy w modelach wielkoskalowych.

3. Związki między strumieniami pędu i ciepła i profilami wiatru i temperatury:

Teoria podobieństwa i analiza wymiarowa, profil logarytmiczny, teoria Monina-Obuchowa, wyznaczanie strumieni na podstawie profili, wariancje składowych prędkości wiatru i temperatury.

4. Strumienie na powierzchni Ziemi:

Strumień ciepła odczuwalnego i utajonego, temperatura powierzchni gruntu, parowanie, stosunek Bowena.

5. Konwekcyjna warstwa graniczna:

6. Stabilna warstwa graniczna:

Struktura warstwy, ewolucja, dolny prąd strumieniowy.

R. Stull, An introduction to boundary layers meteorology.

J.R. Garrat, The atmospheric boundry layer.

Z. Sorbjan, Structure of the atmospheric boundary layer.

Meteorologia teoretyczna.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 479 Wstęp do geologii

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204479

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład:

1. Pojęcia podstawowe

MATERIA ZIEMI: Podstawowe typy skał i ich formowanie, obieg materii skalnej

CZAS W GEOLOGII: Podstawy stratygrafii, profil i przekrój geologiczny, systemy geologiczne, litostratygrafia, biostratygrafia, chronostratygrafia i geochronologia. Facje, korelacja stratygraficzna. Określanie wieku wydarzeń geologicznych. Metody radiometryczne. Wiek Ziemi

2. Procesy eudogeniczne

BUDOWA ZIEMI: Geosfery i metody służące ich rozpoznaniu: sejsmika, termika, grawimetria (izostazja), magnetyzm. Morfologia lądów i den oceanicznych i jej związek z budową wewnętrzną Ziemi. Rozmieszczenie wulkanizmu i trzęsień Ziemi i jego związek z budową wewnętrzną Ziemi. Podstawy tektoniki.

TEKTONIKA PŁYT: Płyty litosfery, ich granice, ich relacja do form powierzchni lądów i den oceanicznych. Ryfty, strefy subdukcji i uskoki transformujące. Ruch płyt litosfery. Powstawanie gór, łuków wysp i rowów oceanicznych. Stadia rozwoju i batymetria oceanów. Dowody geologiczne i paleomagnetyczne ruchu płyt litosfery. Mechanizmy tektoniki płyt

3. Procesy egzogeniczne

Ćwiczenia:

Celem ćwiczeń jest umiejętność makroskopowego rozpoznawania podstawowych typów skał i czytanie map geologicznych

3-tygodniowy kurs w dwóch terminach

Kurs jest szkołą “myślenia geologicznego” w oparciu o terenowe obserwacje geologiczne. Makroskopowy opis skał, rozpoznawanie podstawowych struktur tektonicznych (antykliny, synkliny, uskoki), ocena związku rzeźby terenu z budową geologiczną, wykonywanie podstawowej dokumentacji w terenie (rysunki, lokalizacje na mapie, przekroje geologiczne, profile geologiczne). Tematyka zajęć obejmuje podstawową praktyczną wiedzę terenową z zakresu stratygrafii, sedymentologii, tektoniki, petrologii i mineralogii oraz analizy facjalnej. Dodatkowym efektem zajęć kursowych jest zapoznanie się z budową geologiczną wybranych rejonów Gór Świętokrzyskich.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin

Przedmiot: 481 Podstawy hydrodynamiki

Wykładowca: dr Konrad Bajer

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204481

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Program:

1. Czym zajmuje się mechanika ośrodków ciągłych? Związki z mechaniką statystyczną i teorią kinetyczną. Hipoteza continuum i zakres jej stosowalności. Przypomnienie rachunku wektorowego. Równanie ciągłości. Równania trajektorii, linii prądu i smugi.
2. Regularne i chaotyczne linie prądu. Pochodna substancjalna. Nieściśliwość. Wirowość. Przepływy z symetrią i funkcje prądu.
3. Tensor naprężeń cieczy w spoczynku. Ciśnienie hydrostatyczne. Całki materialne i ich pochodne po czasie.
4. Równanie ewolucji wektora stycznego do linii materialnej. Tensor naprężeń w poruszającej się cieczy. Lepkość. Równanie Navier-Stokesa. Równanie Eulera. Prawo Bernoulliego.
5. Warunki brzegowe na granicy dwóch ośrodków. Osobliwy charakter granicy m ® 0 a istnienie warstwy granicznej. Napięcie powierzchniowe. Pierwsza zasada termodynamiki. Równanie zmiany energii wewnętrznej w płynie newtonowskim. Lepka dyssypacja energii mechanicznej. Lepkość objętościowa.
6. Ciepło właściwe. Współczynnik rozszerzalności cieplnej. Równania entropii i temperatury w płynie newtonowskim. Zupełny układ równań opisujący przepływ płynu newtonowskiego o niejednorodnej temperaturze.
7. Niejednostajny przepływ jednokierunkowy. Równanie dyfuzji. Wpływ lepkości na nieciągłość prędkości, dyfuzja wirowości. Skale długości i czasu charakterystyczne dla dyfuzji. Równania ruchu cieczy w poruszającym się układzie współrzędnych. Siła odśrodkowa i siła Coriolisa.
8. Spirala Ekmana. Liczba Rossbye'go. Pojęcie przepływu wielkoskalowego, znaczenie liczb bezwymiarowych. Wirowość i cyrkulacja, twierdzenie Kelvina. Wirowość absolutna. Pojęcie barotropowości.
9. Dynamika wirowości. Warstwa przyścienna w opływie płaskiej płyty. Liczba Reynoldsa. Opływ cylindra. Separacja warstwy przyściennej.
10. Potencjał zespolony dla dwuwymiarowego, nieściśliwego przepływu bezwirowego. Przepływy nielepkie w i wokół narożnika. Osobliwy charakter granicy Re® ¥ .
11. Odwzorowania konforemne płaszczyzny przepływu. Opływ cylindra o przekroju kołowym. "Lift'' i efekt Magnusa. Odwzorowanie Rukowskiego. Opływ cienkiej płytki. Zasada działania skrzydła samolotu. Mechanizm ustalania się cyrkulacji.
12. Podstawy teorii stabilności hydrodynamicznej. Niestabilność Kelvina-Helmholza. Symetrie przepływu a stosowalność modów normalnych do badania jego stabilności. Nieliniowe nasycanie.
13. Pojęcie nieliniowości i dyspersji fal. Fale na wodzie, związek dyspersyjny. Ruch elementów płynu w fali płaskiej. Dlaczego fale morskie są mniej więcej równoległe do brzegu? Rola napięcia powierzchniowego, fale kapilarne.
14. Analiza fourierowska fal. Prędkości grupowe fal na wodzie. Tłumienie fal na głębokiej wodzie. Oscylacje wywołane periodycznym ruchem sztywnej powierzchni. Lepka dyssypacja energii. Oscylacje wywołane periodycznym gradientem ciśnienia.

D.J. Acheson, Elementary fluid dynamics.

G.K. Batchelor, An introduction to fluid dynamics.

M.J. Lighthill, An informal introduction to theoretical fluid mechanics.

R. Patterson, A first course in fluid dynamics.

M. Van Dyke, An album of fluid motion.

Cz. Rymarz, Mechanika ośrodków ciągłych.

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Analiza matematyczna i Algebra z geometrią lub Matematyka, Metody matematyczne fizyki, Elektrodynamika.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 483 Metody matematyczne geofizyki

Wykładowca: dr Jan Herczyński (ICM)

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 3

Kod: 11.104483

Liczba punktów kredytowych: 15

Wykład jest wprowadzeniem do tzw. “matematyki stosowanej” i powinien dać wyobrażenie o podstawowych problemach matematycznych, które są bliskie tym jakie spotykamy w praktyce, ale dających się jeszcze rozwiązywać. Zajęcia obejmują następujące części:

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Analiza matematyczna i Algebra z geometrią lub Matematyka, Metody matematyczne fizyki.

Kolokwia (ok. 4) oraz egzamin.

Przedmiot: 488 Mechanika ośrodków ciągłych - elastomechanika (dla studentów Fizyki Litosfery)

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204488

Liczba punktów kredytowych: 5

Idea mechaniki ośrodków ciągłych. Właściwości reologiczne materiałów. Metody matematyczne: układy krzywoliniowe i operatory różniczkowe. Pochodna substancjalna. Rachunek tensorowy. Opis materialny i przestrzenny deformacji. Tensory deformacji i warunki zgodności. Podstawowe twierdzenie mechaniki ośrodków ciągłych. Metody modelowania: metody równań w postaci bezwymiarowej i analiza wymiarowa. Równania konstytutywne. Ośrodek idealnie sprężysty: małe deformacje ośrodka, fale w ośrodku sprężystym (poprzeczne, podłużne i fale powierzchniowe), załamanie i odbicie fal, fala boczna. Ośrodki o bardziej skomplikowanej reologii: ośrodek Maxwella i Kelvina. Pęknięcia i dyslokacje w ośrodku ciągłym: metody opisu i proste przykłady.

M. Malvern, Mechanics of Continuous Media.

L. Landau, M. Lifszyc, Mechanika ośrodków ciągłych.

Fizyka I, II, III, IV, Podstawy hydrodynamiki (I semestr).

Zaliczenie ćwiczeń (2 kolokwia, aktywność), referat i egzamin (test).

Przedmiot: 489 Fizyka litosfery i planetologia

Wykładowcy: prof. dr hab. Jacek Leliwa-Kopystyński

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204489

Liczba punktów kredytowych: 10

Ponieważ liczba studentów jest niewielka (do 7 osób na roku), więc wersja wykładu prowadzonego w określonym roku dostosowywana jest do poziomu wiedzy i zainteresowań tej nielicznej grupy. Tempo i materiał wykładu z roku na rok różnią się dość znacznie.

F.D. Stacey, Physics of the Earth.

R.J. Teysseyre, J. Leliwa-Kopystyński, B. Lang, Evolution of the Earth and other Planetary Bodies.

P. Artymowicz, Astrofizyka układów planetarnych.

Termodynamika lub Fizyka statystyczna I (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna).

Astrofizyka.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 541 Sejsmologia

Wykładowca: w roku akademickim 2002/2003 wykład nie odbywa się

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205541

Liczba punktów kredytowych: 10

D. Gubbins, Seismology and plate tectonics.

K. Aki, P.G. Richards, Quantitative seismology: theory and methods.

E. Stenz, M. Mackiewicz, Geofizyka ogólna.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 542 Geomagnetyzm

Wykładowca: dr Lech Krysiński

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205542

Liczba punktów kredytowych: 10

E. Stenz, M. Mackiewicz, Geofizyka ogólna.

M. Westphal, Paleomagnetyzm i własności magnetyczne skał.

Fizyka i ewolucja wnętrza Ziemi, red. R. Teisseyre, t. II.

F.D. Stacey, Physics of the Earth.

P. Melchior, The Physics of the Earth's Core - An Introduction.

R.T. Merrill, M.W. McElhinny, Ph.L. McFadden, The magnetic field of the Earth – paleomagnetism, the core and the deep mantle.

Geomagnetism, red. J.A. Jacobs, vol. 1-4.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Fizyka I, II, III, IV, Wstęp do geofizyki, Elektrodynamika ośrodków materialnych (lub Elektrodynamika klasyczna), Analiza, Algebra z geometrią, Metody matematyczne fizyki, Metody matematyczne geofizyki.

Udział w zajęciach (także rachunkowych), zadanie numeryczne oraz egzamin końcowy w dwóch częściach.

Przedmiot: 543 Geotermodynamika

Wykładowca: dr hab. Leszek Czechowski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205543

Liczba punktów kredytowych: 5

Podstawy termodynamiki. Procesy termodynamiczne we wnętrzu Ziemi i innych małych planet oraz w planetach grupy jowiszowej. Przewodnictwo cieplne: prawo Fouriera, strumień cieplny i jego gęstość. Mechanizmy przewodnictwa cieplnego: sieciowe, radiacyjne, ekscytonowe i ich rola w skałach płaszcza. Pomiary strumienia cieplnego w skorupie ziemskiej i ich znaczenie dla problemów geofizyki ogólnej i stosowanej. Wykorzystanie geotermicznych źródeł ciepła. Konwekcja: proces i opis konwekcji z punktu widzenia mechaniki ośrodków ciągłych. Podstawy termodynamiki procesów nieodwracalnych. Termodynamiczny opis konwekcji. Konwekcja w płaszczu Ziemi: ogólne cechy, wpływ konwekcji na procesy ewolucji wnętrza i powierzchni Ziemi. Konwekcja w płaszczach innych małych planet i jej wpływ na procesy ewolucji. Konwekcja w jądrze Ziemi: podstawowe informacje o mechanizmie generacji pola magnetycznego.

L. Czechowski, Tektonika płyt i konwekcja w płaszczu Ziemi,

odpowiednie rozdziały monografii: Physics and evolution of the Earth's Interior (ed. R. Teisseyre).

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Fizyka I, II, III, IV, Wstęp do geofizyki.

Zaliczenie ćwiczeń, referat i egzamin ustny.

Przedmiot: 544 Geodezja satelitarna i grawimetria

Wykładowca: prof. dr hab. Aleksander Brzeziński, doc. dr hab. Miłosława Rutkowska

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205544

Liczba punktów kredytowych: 5

A. Ruch obrotowy Ziemi.

Podstawy teoretyczne ruchu obrotowego Ziemi.

Fundamentalne układy współrzędnych ziemskich i niebieskich, parametryzacja r.o.Z.

Kinematyka rotacji Ziemi: ruchy biegunów, precesja-nutacja, zmiany długości doby.

Dynamika rotacji: równania ruchu, rozwiązania dla Ziemi sztywnej i ich modyfikacje wynikające z deformacji.

Modelowanie perturbacji lunisolarnych oraz zaburzeń geofizycznych (atmosfera, ocean).

B. Grawimetria

Dynamika ruchu satelitów, metody wyznaczania orbit, wyznaczanie parametrów pola grawitacyjnego przy zastosowaniu technik satelitarnych.

Wyznaczanie pozycji stacji w oparciu o pomiary uzyskane technikami SLR, GPS, PRARE, GLONASS, DORIS.

Teoria pływów ziemskich i oceanicznych oraz ich oddziaływanie na ruch SSZ i stacje pomiarowe.

Modele Ziemi, przedstawienie potencjału za pomocą rozwinięcia w szereg funkcji kulistych.

Pole grawitacyjne Ziemi, geoida, elipsoida, pomiary grawimetryczne, anomalia

grawimetryczna, całka Stokesa, podstawowe równanie grawimetrii, odstęp geoidy od sferoidy.

Inne satelitarne techniki pomiarowe: obserwacje satelitów z satelitów (SST), altimetria satelitarna, gradiometria.

Gravity and low-frequency geodynamics, red. R. Teisseyre, t.IV.

H. Moritz, I. Mueller, Earth Rotation: Theory and Observation.

K. Lambeck, Geophysical geodesy.

K. Czarnecki, Geodezja współczesna w zarysie.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Znajomość podstaw fizyki i matematyki wykładanych na pierwszych trzech latach studiów.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 492 Metody eksperymentalne w fizyce wysokich energii

Wykładowca: dr hab. Teresa Tymieniecka

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.504492

Liczba punktów kredytowych: 2,5

W ramach wykładu prezentowane będą zasady budowy dużych układow eksperymentalnych w fizyce wysokich energii oraz metody rekonstrukcji i opracowania statystycznego zarejestrowanych oddziaływań.

Wykład jest prowadzony w cyklu dwuletnim. Tegoroczny wykład będzie skoncentrowany na metodach statystycznych wykorzystywanych w rekonstrukcji procesów elektrodynamiki kwantowej i chromodynamiki kwantowej. W szczególności zostaną omówione najczęściej używane algorytmy do rekonstrukcji zdarzeń i szukania najlepszych parametrów opisujących oddziaływanie, zastosowania metod symulacyjnych do testowania algorytmów, algorytmy używane do analizy statystycznej i metody koordynacji stosowane dla układów dużych programów.

Dla zainteresowanych mogą być powtórzone: techniki odczytu i przetwarzania sygnału wraz z omówieniem stosowanych elementów elektronicznych, różne rodzaje układów wyzwalania i filtrowania danych i metody budowy złożonych układów pomiarowych.

Założeniem wykładu jest przekazanie wieloletnich doświadczeń pomocnych początkującemu fizykowi uczestniczącemu w analizie danych lub przy projektowaniu dużego eksperymentu z fizyki wysokich energii.

Wykład przeznaczony jest dla studentow V roku oraz dla doktorantów specjalizujących się w fizyce jądrowej wysokich energii.

B.K. Bock, H. Grote, D. Notz, M. Regler, Data analysis techniques for high-energy physics experiments.

W.R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments.

Zajęcia sugerowane do wysłuchania/zaliczenia przed wykładem:

Elementy fizyki cząstek elementarnych, Detektory promieniowania jonizującego, Selected experiments in particle physics.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Kolokwium/egzamin.

Przedmiot: 493 Detektory promieniowania jonizującego

Wykładowca: dr hab. Teresa Tymieniecka

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.504493

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Wykład jest skierowany do nie-specjalistów, którzy chcą zastosować techniki detekcji promieniowania jonizującego w swoich dziedzinach i potrzebują podstawowej skondensowanej wiedzy. Tym samym, wykład ten będzie dobrym wprowadzeniem dla studentów przed specjalizacją i w pierwszym roku tych specjalizacji, w których metody jądrowe i detektory promieniowania są narzędziem pracy. Do tych specjalizacji należą: fizyka jądrowa wysokich i niskich energii, fizyka cząstek elementarnych i promieni kosmicznych, jak również wiele działów w fizyce stosowanej (w zastosowaniach medycznych, dozymetrii, ochronie radiologicznej, chemii nuklearnej, w badaniach geologicznych).

Wykład jest ilustrowany przykładami układów detekcyjnych aktualnie stosowanych, w szczególności w medycynie i w biologii oraz zastosowaniami akceleratorów w badaniach fizyki ciała stałego.

Proponowane podręczniki:

Konspekty wykładów dostępne w bibliotece IFD.

W.R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments.

C.F.G. Delaney, E.C. Finch, Radiation Detectors.

Fizyka III i IV.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Na podstawie testu albo pracy opisującej projekt eksperymentu zrobiony przez studenta (projekt musi wykorzystać detektory omawiane na wykładzie).

Przedmiot: 494 Statystyka dla fizyków

Wykładowca: dr Roman Nowak

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 11.204494

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład obejmuje materiał teorii prawdopodobieństwa i klasycznej statystyki matematycznej na poziomie średnim. Wymaga od słuchacza znajomości podstaw rachunku różniczkowego i całkowego oraz wiedzy z zakresu opracowywania danych doświadczalnych na poziomie elementarnym, to jest takim, jaki jest wymagany na I Pracowni Fizycznej. Zakres wykładu obejmuje fundamentalne pojęcia rachunku prawdopodobieństwa: zmienną losową i jej rozkład, prawdopodobieństwo warunkowe i zdarzenia niezależne, twierdzenie Bayesa, funkcje zmiennych losowych, momenty rozkładów. Rozważane są podstawowe rozkłady prawdopodobieństwa (jednorodny, dwumianowy, wykładniczy, Poissona, normalny, chi-kwadrat, Studenta) i ich własności oraz zastosowania. W części dotyczącej statystyki matematycznej przedstawione są metody prezentacji danych, miary statystyczne i ich własności, metoda Monte Carlo, metody oceny parametrów (momentów, największej wiarygodności, minimalnych kwadratów i estymacji przedziałowej) oraz procedury testowania hipotez.

Wykład adresowany jest do studentów IV i V roku specjalności fizyki jądrowej i fizyki cząstek elementarnych kierunku doświadczalnego, dlatego też ilustrowany jest przykładami z tych dziedzin.

Proponowane podręczniki:

Do wykładu przygotowany jest skrypt osiągalny w bibliotece IFD i na WWW (http://www.fuw.edu.pl/~rjn/sdf.html).

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem: ---

Egzamin pisemny.

Przedmiot: 495 Wybrane zagadnienia spektroskopii jądrowej

Wykładowca: dr Zenon Janas i dr hab. Eryk Piasecki

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 1

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.507495

Liczba punktów kredytowych: 1,5

Program:

Semestr zimowy

Wykładowca: dr Zenon Janas

Wykład stanowi kontynuację zajęć prowadzonych w semestrze letnim 2002.

Omówione zostaną procesy emisji cząstek (neutronów, protonów, cząstek alfa) ze stanów wzbudzonych populowanych w przemianie beta jąder atomowych. Przedstawione zostaną modele opisujące rozkład zasilania poziomów w rozpadzie beta oraz obliczenia przewidujące prawdopodobieństwo rozpadu stanów wzbudzonych poprzez emisję kwantu gamma lub emisję cząstek. Przedyskutowane zostaną metody analizy kształtu widm energetycznych cząstek emitowanych po rozpadzie beta.

Semestr letni

Wykładowca: dr hab. Eryk Piasecki

Wybrane zagadnienia fizyki rozszczepienia.

Proponowane podręczniki:

Materiały do wykładu prowadzonego w semestrze letnim 2002 są dostępne pod adresem: http://zsjaxq.igf.fuw.edu.pl/~janas/

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Zaliczenie na podstawie obecności na wykładach.

Przedmiot: 496 Niegaussowskie procesy stochastyczne w naukach przyrodniczych z elementami ekonofizyki

Wykładowca: prof. dr hab. Ryszard Kutner

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204496

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Wykład ma charakter interdyscyplinarny i jest skierowany do studentów i doktorantów pragnących zapoznać się z najistotniejszymi, “gorącymi” zagadnieniami fizyki statystycznej i dynamiki chaotycznej związanymi z procesami niegaussowskimi oraz ich różnorodnymi, coraz liczniejszymi zastosowaniami. Procesy gaussowskie pełnią tutaj rolę niezbędnego punktu odniesienia.

Odpowiedź na pytanie: co łączy ze sobą odległe nieraz obszary wiedzy podane w programie wykładu jest natychmiastowa – rozkłady poszerzone tzn. posiadające części długozasięgowe tzw. algebraiczne “ogony”. Tego typu rozkłady są odpowiedzialne za efekty istotnie różne od tych do jakich prowadzi rozkład Gaussa.

W trakcie wykładu przedstawiam doświadczalną podstawę procesów niegaussowskich m.in., niedebyeowską relaksację fotoprądu w układzie amorficznym.

Teoretyczne wprowadzenie procesów niegaussowskich dokonuję poprzez błądzenia Weierstrassa-Mandelbrota w czasie ciągłym (‘continuous-time random walk’) - jest to naturalna droga do omówienia procesów Lévy’ego oraz zdarzeń rzadkich (ekstremalnych) leżących u ich podstawy.

Wskazuję na rolę procesów niegausowskich w różnych działach fizyki i poza nią, np. w zastosowaniach modeli używanych w fizyce do analizy rynków finansowych.

Program zajęć:

Wstęp: program komputerowy “LEVYDUAL.EXE” symulujący zarówno ruchy Browna jak i dwuwymiarowe przeloty Lévy’ego (do ściągnięcia spod adresu internetowego http://primus.okwf.fuw.edu.pl/erka/DIDACT/LEVY/)

I Procesy gaussowskie oraz wstęp do niegaussowskich

1. Ruchy Browna, opalescencja krytyczna i błękit nieba
2. Rola fluktuacji - podejście Einsteina i Smoluchowskiego
3. Proces Markowa, dyfuzja Ficka: centralne twierdzenie graniczne (CTG)
4. Funkcja charakterystyczna i funkcja kumulanty oraz ich własności
5. Wyznaczenie liczby Avogadro: doświadczenie Perrina
6. Wycena opcji Blacka-Scholesa: ekonofizyczna interpretacja dyfuzji Ficka
7. CTG a zanik potęgowy: “zderzenie dwóch światów”
8. Dyfuzja polimerów – korelacje długozasięgowe: pierwsze złamanie CTG
9. Szeregi czasowe indeksów giełdowych a średnia ruchoma
10. Funkcja autokorelacji a gęstość spektralna
11. ‘Volatility’ oraz korelacje wyższych rządów

II Procesy niegaussowskie i niemarkowowskie – uogólnione centralne twierdzenie graniczne

1. Fraktale matematyczne a fraktale fizyczne (prefraktale)
2. Transport dyspersyjny a relaksacja długozasięgowa:
1. foto-prądy
2. starzenie się szkieł
3. rekombinacja w epitaksjalnym półprzewodniku
4. eksperyment kserograficzny
5. anomalna dyfuzja wodoru w metalach amorficznych
3. Błądzenia w czasie ciągłym (‘continuous-time random walk’) i grupa renormalizacji:
1. hierarchiczne pułapkowanie w deterministycznym chaosie, przeloty i spacery Weierstrassa-Mandelbrota
2. procesy Lévy’ego: stochastyczna hierarchiczność, samopodobieństwo i samopowinowactwo, niejednorodne równanie skalowania, singularność i krytyczność, propagatory i rozkłady – zdarzenia rzadkie (ekstremalne)
4. Uogólnione równanie mistrza (z pamięcią), ułamkowe równanie Fokkera-Plancka, równanie telegrafistów, dyfuzja anomalna i skalowanie:
1. turbulencje (dynamika chaotyczna)
2. “taksówka” chemiczna (biologia)
3. przeloty albatrosów (ekologia)
4. indeksy giełdowe (ekonofizyka)
5. “diagram fazowy” dyfuzji (anomalnej i normalnej).

UWAGA: zakres realizacji powyższego programu jest zależny od stopnia zaawansowania słuchaczy.

J. Klafter, M. F. Shlesinger, G. Zumofen, Beyond Brownian Motion, Physics Today 49 (1996) 33

M. Zaslavsky, Chaotic dynamics and the origin of statistical laws, Physics Today, 52 (1999) 39

D. Stauffer and H.E. Stanley, From Newton to Mandelbrot. A primar in theoretical physics with fractals for the personal computer.

S. Chandrasekhar, M. Kac, R. Smoluchowski, Marian Smoluchowski His Life and Scientific Work.

S. Chandrasekhar, Stochastic Problems in Physics and Astronomy, Review of Modern Physics 15 (1943) 1

N.G. van Kampen, Procesy stochastyczne w fizyce i chemii.

J. Haus and K. W. Kehr, Diffusion in Regular and Disordered Lattices, Physics Reports 150 (1987) 263

J.-P. Bouchaud and A. Georges, Anomalous Diffusion in Disordered Media: Statistical Mechanisms, Models and Physical Applications, Phys. Rep. 195 (1990) 127

L.P. Kadanoff, From Order to Chaos. Essays: Critical, Chaotic and Otherwise, World Scient. Series on Nonlinear Science Series A, Vol.1, ser. Ed. L.O. Chua (World Scient., Singapore 1993)

M. F. Schlesinger, G. M. Zaslavsky, U. Frisch (Eds.), Levy Flights and Related Topics in Physics, Lecture Notes in Physics 450 (Springer-Verlag, Berlin 1995)

A. Bunde and S. Havlin (Eds.), Fractals in Science (Springer-Verlag, Berlin 1995)

A. Bunde and S. Havlin (Eds.), Fractals in Disordered Systems (Second Revised and Enlarged Edition, Springer-Verlag, Berlin 1996)

R. Kutner, A. Pękalski, K. Sznajd-Weron (Eds.), Anomalous Diffusion. From Basis to Applications, Lecture Notes in Physics, 519 (Springer-Verlag, Berlin 1999)

W. Paul and J. Baschnagel, Stochastic Processes. From Physics to Finance (Springer-Verlag, Berlin 1999)

R. N. Mantegna and H. E. Stanley, An Introduction to Econophysics. Correlations and Complexity in Finance (Cambridge Univ. Press, Cambridge 2000; tłumaczenie PWN 2001)

D. Sornette, Critical Phenomena in Natural Sciences. Chaos, Fractals, Selforganization and Disorder: Concepts and Tools (Springer-Verlag, Berlin 2000)

J.-P. Bouchaud and M. Potters, Theory of Financial Risks. From Statistical Physics to Risk Management (Cambridge University Press, Cambridge 2001)

J. Czekaj, M. Woś, J. Żarnowski, Efektywność giełdowego rynku akcji w Polsce (PWN, Warszawa 2001).

Mechanika klasyczna, Termodynamika, Fizyka statystyczna (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna) , Procesy stochastyczne.

Egzamin

Przedmiot: 497 Symulacje w materii skondensowanej

Wykładowca: prof. dr hab. Ryszard Kutner

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204497

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Celem zajęć jest analiza wybranych zagadnień fizyki materii skondensowanej za pomocą symulacji typu statystycznego (metody Monte Carlo) oraz typu deterministycznego (dynamika molekularna). Ogólnie biorąc, zajęcia budują pomost pomiędzy fizyką a symulacjami numerycznymi. Obszerniejsze omówienie wykładu wraz z przykładowym oprogramowaniem można znaleźć pod adresami internetowymi:

http://primus.okwf.fuw.edu.pl/erka/Symul_W.htm

http://primus.okwf.fuw.edu.pl/erka/

http://primus.okwf.fuw.edu.pl/erka/DIDACT/

http://tempac.fuw.edu.pl/erka/

Program:

Wykład obejmuje zastosowanie wybranych metod numerycznych i algorytmów w fizyce materii skondensowanej.

Wybrane tematy z fizyki materii skondensowanej:

1. Elementy fizyki statystycznej i termodynamiki małych układów.
2. Transport jonowy, dyfuzja i relaksacja.
3. Dynamiczne własności polimerów.
4. Układy nieuporządkowane: stopy, szkła spinowe.
5. Elementy fizyki przejść fazowych w układach magnetycznych. Turbulencja w hydrodynamice - elementy.
6. Zagadnienia niecałkowalne w mechanice nieliniowej.
7. Relacje: mechanika - fizyka statystyczna / termodynamika.

Cześć A: Zastosowanie metod Monte Carlo w fizyce materii skondensowanej:

A1. Statyczne metody Monte Carlo.

A2. Dynamiczna metoda Monte Carlo: równanie ewolucji typu master ? kinetyczny model Isinga-Kawasaki.

A3. Technika grupy renormalizacji w metodach Monte Carlo.

A4. Metoda Monte Carlo typu "path probability".

A5. Kwantowe metody Monte Carlo.

A6. Automaty komórkowe Wolframa w fizyce ośrodków ciągłych.

Cześć B: Zastosowanie metod dynamiki molekularnej w fizyce materii skondensowanej:

B1. Wybrane metody numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych.

B2. Wybrane metody numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych, głównie zachowawczych, w zastosowaniu do fizyki ośrodków ciągłych.

B3. Rozwiązywanie numeryczne wybranych zagadnień własnych w mechanice kwantowej.

D. Potter, Metody obliczeniowe fizyki.

S.E. Koonin, Computational physics.

Monte Carlo methods in statistical physics, Topics in Current Physics t. VII, red. K. Binder.

Applications of the Monte Carlo methods in statistical physics, Topics in Current Physics, vol 36, red. K. Binder.

R.W. Hockney, J.W. Eastwood, Computer simulation using particles.

A. Björck, G. Dahlquist, Metody numeryczne.

A. Krupowicz, Metody numeryczne zagadnień początkowych równań różniczkowych zwyczajnych.

R. Kutner, Elementy mechaniki numerycznej, z oprogramowaniem komputerowym.

R. Kutner, Elementy fizyki statystycznej w programach komputerowych. Cz.I.Podstawy probabilistyczne.

D.P. Landau, K. Binder, A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics.

Programowanie, Analiza matematyczna, Mechanika klasyczna, Fizyka statystyczna, Termodynamika (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna).

Metody numeryczne.

Egzamin.

Przedmiot: 502 Linear Colliders

Wykładowca: prof. dr hab. Janusz Zakrzewski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.505502

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

Wykład, prowadzony w języku angielskim, będzie dotyczył liniowych zderzaczy elektronów i pozytonów. Dokładniej zostanie omówiony projekt TESLA – zderzacz wykorzystujący nadprzewodzącą technikę do przyspieszania cząstek. Wiązki elektronów z tego zderzacza będą wykorzystane w konstrukcji laserów na swobodnych elektronach. Wykład stanowi odrębną całość.

Program wykładu przedstawia się następująco:

1. Introduction
2. Construction of Linear Colliders
3. Free Electron Lasers
4. Expected Results.

Cel wykładu: Głównym celem wykładu jest przygotowanie studentów do wykładów prowadzonych po angielsku w związku z możliwościami wyjazdów zagranicznych na letnie kursy wakacyjne do różnych ośrodków fizyki. Tematyka będzie zarazem stanowiła wstęp do wykładów i zajęć w ośrodkach fizyki wielkich energii takich jak CERN w Genewie oraz DESY w Hamburgu.

Literatura uzupełniająca:

Prace przeglądowe i oryginalne publikacje.

Nie ma.

Zaliczenie na podstawie obecności na wykładach.

Przedmiot: 530 Nieliniowe przetwarzanie obrazów

Wykładowca: prof. dr hab. Tomasz Szoplik

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205530

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Optyczne układy liniowe: zasada superpozycji, odpowiedź impulsowa, funkcja przenoszenia modulacji, splot, korelacja. Optyczne metody wykonywania splotu: korelator 4f i korelatory cieniowe.
2. Detekcja sygnałów optycznych.
3. Szum.
4. Anamorficzne przekształcenie Fouriera i jego zastosowania.
5. Nieliniowe przetwarzanie obrazów w płaszczyźnie Fouriera: filtracja widma, przetwarzanie półtonowe, modulacja theta, pseudokolorowanie.
6. Nieliniowe przetwarzanie obrazów w płaszczyźnie obrazu. Klasyczne filtry cyfrowe do wzmacniania szczegółów. Dekompozycja progowa. Optyczna metoda liczenia lokalnych histogramów.
7. Nieliniowe filtry porządkujące. Definicje filtrów typu L, R i M. Działanie filtrów porządkujących na szum, krawędzie oraz linie. Kryteria oceny działania filtrów. Twierdzenia o filtrach medialnych.
8. Przetwarzanie morfologiczne. Podstawowe operacje i filtry. Algorytmy odszumiania i wzmacniania szczegółów.
9. Procesory optoelektroniczne i ich architektura.
10. Kompresja i kodowanie obrazów.
11. Układy mikroopto-elektro-mechaniczne. Displeje MOEMs.
12. Przetwarzanie wielokanałowych zdjęć satelitarnych. ER-Mapper. Klasyfikacja treści zdjęć.

Proponowane podręczniki:

I. Pitas, A.N. Venetsanopoulos, Nonlinear Digital Filters. Principles and applications.

J. Serra, Image analysis and mathematical morphology.

T. Szoplik (red.), Morphological image processing. Principles and optoelectronic implementations, SPIE Milestone series, vol. 127, Bellingham (1996).

Bielecki Z. i Rogalski A., Detekcja sygnałów optycznych.

Optyka fourierowska, Optyczne przetwarzanie informacji.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 531 Elementy fotoniki w optyce informacyjnej

Wykładowca: prof. dr hab. Katarzyna Chałasińska-Macukow

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205531

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

1. Fotonika - czy to coś nowego?
2. Elementy fotoniczne w technikach informacyjnych i telekomunikacji optycznej:

1. źródła światła - lasery, diody laserowe, macierze mikrolaserów;
2. przestrzenne modulatory światła, “smart pixels”, displeje;
3. połączenia optyczne ( w wolnej przestrzeni, światłowody);
4. detekcja sygnałów optycznych, kamery CCD, CMOS itd;
5. zintegrowane elementy optyczne, mikrooptyka, MOEMS.
6. optyka fotorefrakcyjna (dostępne materiały, mieszanie czterech fal, zastosowania)

1. Rozwiązania optyczne w technikach informacyjnych.
2. Telekomunikacja optyczna - schemat ogólny sieci, sieć przezroczysta, wkład optyki.
3. Kryptografia optyczna, systemy zabezpieczające i identyfikacja. Metody biometryczne.

Cel wykładu: Wykład przeznaczony jest przede wszystkim dla studentów specjalizacji

Optyka fourierowska i przetwarzanie informacji.

Proponowane podręczniki:

Wykład oparty jest na najnowszych doniesieniach opublikowanych w czasopismach optycznych. Nie istnieje żaden podręcznik, który w znacznej mierze pokrywałby się z jego treścią. Odbitki najważniejszych prac i notatki wykładowcy są dostępne dla słuchaczy. Wiadomości podstawowe z dziedziny optycznego przetwarzania informacji i optyki statystycznej można znaleźć w:

K. Gniadek, Optyczne przetwarzanie informacji.

J.W. Goodman, Optyka statystyczna.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Optyka fourierowska – ćwiczenia i egzamin, Optyczne przetwarzanie informacji – ćwiczenia i egzamin.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 547 Fizyka chmur i układów chmurowych.

Wykładowca:prof. dr hab. Krzysztof Haman

Semestr: letni i zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 07.705547

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

Proponowane podręczniki:

R. R. Rogers, M. K. Yau, A short course in cloud physics.

R. A. Houze, Cloud dynamics.

W. R. Cotton, I. R. A. Anthes, Storm and cloud dynamics.

F. H. Ludlam, Clouds and storms.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Meteorologia teoretyczna

Zaliczenie na podstawie obecności na wykładach.

Przedmiot: 548 Wstęp do fizyki magnetyzmu

Wykładowca: prof. dr hab. Andrzej Twardowski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205548

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Celem wykładu jest przedstawienie podstaw fizyki magnetyzmu. Omówione zostaną: podstawowe wielkości magnetyczne, natura magnetyzmu, magnetyzm izolowanych jonów oraz kolektywne własności układów oddziałujących centrów magnetycznych. W odróżnieniu od klasycznego kursu elektrodynamiki nacisk położony będzie na mikroskopowe zjawiska i mechanizmy prowadzące do magnetyzmu materii, w szczególności kryształów.

Program:

1. Podstawowe wielkości magnetyczne.
2. Termodynamika magnetyzmu.
3. Idealne, nieoddziałujące momenty magnetyczne (spiny).
4. Swobodne jony i atomy.
5. Pole krystaliczne i efektywne spiny.
6. Oddziaływanie między jonami magnetycznymi.
7. Porządek magnetyczny dalekiego zasięgu (układy ferro- i antyferromagnetyczne).
8. Faza paramagnetyczna układów oddziałujących.
9. Faza ferromagnetyczna.
10. Domeny ferromagnetyczne.
11. Szkła spinowe.
12. Półprzewodniki magnetyczne i półmagnetyczne.

Wykład adresowany jest do studentów nie posiadających prawie żadnej wiedzy magnetycznej. Wymagana jest jedynie znajomość elektrodynamiki na poziomie równań Maxwella i mechaniki kwantowej. Wykład ma zapoznać studentów z zagadnieniami stanowiącymi podstawę zagadnień współczesnego magnetyzmu. Zakłada się, że po wysłuchaniu wykładu student będzie mógł poruszać się po aktualnej literaturze magnetycznej.

C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego.

A.H. Morrish, Fizyczne podstawy magnetyzmu.

R.M. White, Kwantowa teoria magnetyzmu.

D.C. Mattis, Theory of magnetism.

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Fizyka II- elektryczność i magnetyzm, Mechanika kwantowa I.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 549 Półprzewodniki półmagnetyczne / Diluted Magnetic Semiconductors (wykład w języku angielskim)

Wykładowca: prof. dr hab. Jan Gaj

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205549

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

1. Idea i początki.
2. Oddziaływanie sp-d i gigantyczne efekty magnetooptyczne w litych kryształach.
3. Oddziaływanie d-d i metody jego badania.
4. Przybliżenie pola średniego dla struktur kwantowych, profile powierzchni granicznych (spin tracing).
5. Rola fluktuacji magnetycznych.
6. Wpływ nośników prądu na właściwości magnetyczne w kryształach objętościowych i strukturach kwantowych.

Program:

1. Idea and beginnings.
2. Carrier-ion sp-d interaction and giant magnetooptic effects in bulk crystals.
3. Ion-ion d-d interaction and its experimental determination.
4. Mean field approximation for quantum structures, interface profiles (spin tracing).
5. Role of magnetic fluctuations.
6. Influence of carriers on magnetic properties of bulk crystals and quantum structures.

J.K. Furdyna, J. Kossut (Eds.), Semiconductors and Semimetals, vol. 25. Diluted Magnetic semiconductors, Academic Press 1988.

M. Jain (Ed.), Diluted Magnetic semiconductors, World Scientific 1991.

N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Fizyka Ciała Stałego / Solid State Physics.

H. Ibach, H. Lüth, Fizyka Ciała Stałego / Solid State Physics.

Będą też dostępne notatki wykładowe w języku angielskim /Lecture notes..

Fizyka ciała stałego, Wstęp do fizyki magnetyzmu.

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Egzamin ustny / Exam: oral.

Przedmiot: 463A Mechanika kwantowa IIA

Wykładowca: dr hab. Piotr Chankowski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204463A

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Program:

1. Podstawy relatywistycznej mechaniki kwantowej, ze szczególnym uwzględnieniem równania Diraca.
2. Podstawy kwantowej teorii pola, na przykładzie pól: skalarnego, elektromagnetycznego oraz fermionowego. Oddziaływanie pola elektromagnetycznego z klasycznymi źródłami pola oraz pola fermionowego z potencjałem klasycznym.
3. Teorię rozpraszania, z uwzględnieniem wzorów redukcyjnych Lehmann-Symanzik-Zimmermann oraz przykładów obliczania grafów Feynmana.
4. Elementy rachunku renormalizacyjnego w kwantowej teorii pola oraz rola symetrii lokalnych i globalnych w teorii pola.
5. Nieabelowe teorie pola.

C. Itzykson i J-B. Zuber, Quantum Field Theory.

J. D. Bjorken i S. D. Drell, Relatywistyczna teoria kwantów.

Mechanika kwantowa I.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin pisemny i ustny.

Przedmiot: 463B Mechanika kwantowa II B (Mechanika kwantowa układów wielu ciał)

Wykładowca: dr hab. Witold Bardyszewski

Semestr: zimowy

Liczba godz. wykł./tydz.: 3

Liczba godz. ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204463B

Liczba punktów kredytowych: 6,5

W trakcie wykładu omówione zostaną podstawy nierelatywistycznej

fizyki kwantowej układów wielu cząstek. Jest on przede wszystkim adresowany

do studentów pragnących specjalizować się w teorii ciała stałego,

teorii jądra atomowego i fizyce statystycznej.

- oscylatory harmoniczne i fonony,

- stany koherentne.

- cechowanie

- pole elektromagnetyczne w próżni

- lagranżian i hamiltonian układu wielu elektronów sprzężonych z polem

elektromagnetycznym

4. Funkcje odpowiedzi i funkcje Greena:

- funkcje Matsubary oraz Kadanoffa i Bayma

- fizyczne funkcje Greena - równania ruchu, wzory Langretha

- diagramy Feynmana

- równanie Dysona

Hartree-Focka.

- teoria BCS

A. I. Fetter, J.D. Walecka, "Kwantowa teoria układów wielu ciał"

L.P. Kadanoff, G. Baym, "Quantum Statistical Mechanics",

J.W. Negele, H. Orland, "Quantum Many-Particle Systems",

Mechanika kwantowa I lub Fizyka kwantowa, Elektrodynamika

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych, Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego, Fizyka statystyczna I (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna).

Forma zaliczenia: zaliczenie ćwiczeń, egzamin pisemny i ustny

Przedmiot: 452 Teoria ciała stałego

Wykładowca: prof. dr hab. Jerzy Krupski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204452

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Jednym z głównych celów wykładu będzie zaznajomienie się z przybliżeniem masy efektywnej i rachunkiem k×p nie tylko w przypadku trójwymiarowym ale także w dwuwymiarowych strukturach półprzewodnikowych.

Tegoroczny wykład z Teorii Ciała Stałego poświęcony zostanie głównie metodom fizyki półprzewodników włączając w to także niskowymiarowe struktury półprzewodnikowe. Uwypuklona zostanie rola symetrii w opisie elektronowych własności krystalicznych ciał stałych.

Podczas kilku pierwszych spotkań podane zostaną podstawowe wiadomości z teorii grup i ich reprezentacji. Następnie omówiona zostanie struktura kryształów i ich klasyfikacja. Dalsze wykłady poświęcone zostaną konsekwencjom symetrii kryształów. Zadziwiająco dużo można powiedzieć np. o ich energetycznej strukturze pasmowej w oparciu o teoriogrupową analizę równania Schroedingera bez znajomości jawnej postaci rozwiązań tego równania.

Wykład, przeznaczony dla studentów starszych lat studiów magisterskich, a także dla doktorantów, będzie prowadzony od podstaw.

R. Enderlein, N.J.M. Horing: Fundamentals of Semiconductor Physics and Devices.

S.L. Altmann: Band Theory of Solids.

G.L. Bir, G.E. Pikus: Symetria i odkształcenia w półprzewodnikach.

Mechanika kwantowa I, Fizyka statystyczna I (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna), Fizyka ciała stałego - semestr zimowy.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 453 Wybrane zagadnienia fizyki statystycznej

Wykładowca: prof. dr hab. Jarosław Piasecki

Semestr: letni

Liczba godz. wykł./tydz.: 2

Liczba godz. ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204453

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

1. Równanie stanu fazy gazowej: metoda diagramów Mayera.
2. Przemiany fazowe gaz-ciecz i paramagnetyk-ferromagnetyk.
3. Zjawisko ruchów Browna.
4. Równanie Boltzmanna.

K. Huang, Mechanika Statystyczna.

L.D. Landau, E.M. Lifszic, Fizyka Statystyczna.

Mechanika Statystyczna

Egzamin

Przedmiot: 454 Klasyczna teoria pola

Wykładowca: dr hab. Jacek Pawełczyk

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204454

Liczba punktów kredytowych: 6,5

R. Ramajaran, Solitons and Instantons.

K. A. Meissner, Klasyczna teoria pola.

M. Burgess, Classical Covariant Fields.

Mechanika klasyczna, Elektrodynamika z elementami teorii pola, Mechanika kwantowa IIA.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Współczesne metody kwantowej teorii pola.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin.

Przedmiot: 455 Współczesne metody kwantowej teorii pola

Wykładowca: prof. dr hab. Jan Kalinowski

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204455

Liczba punktów kredytowych: 10

Kwantowanie pól cechowania (całkami po trajektoriach), symetrie dyskretne, rachunki pętlowe i renormalizacja, grupy renormalizacji, rozwinięcie operatorowe, QED, QCD, symetrie chiralne, anomalie, spontaniczne łamanie symetrii globalnych i lokalnych. Model Standardowy.

Wykłady 322 i 455 mają stanowić standardowe wprowadzenie do kwantowej teorii pola i metod w niej stosowanych. Celem końcowym jest przedstawienie QED, QCD oraz teorii elektrosłabej jako kwantowych teorii procesów elementarnych zachodzących przy energiach Ł 100 GeV. Wykłady mają także stanowić teoretyczną bazę dla bardziej fenomenologicznego wykładu teorii cząstek elementarnych oraz umożliwić dalsze studiowanie np. supersymetrycznych teorii (wykład monograficzny).

S. Pokorski, Gauge Field Theories.

J. Bjorken, S. Drell, vol. 1: Relativistic Quantum Mechanics, vol. 2: Relativistic Quantum Fields. (polskie tłumaczenie: Relatywistyczna teoria kwantów).

C. Itzykson, J.B. Zuber, Quantum Field Theory.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Mechanika kwantowa I, Elektrodynamika klasyczna, Wstęp do klasycznej i kwantowej teorii pola

Zaliczenie ćwiczeń oraz egzamin pisemny i ustny.

Przedmiot: 456 Teoria jądra atomowego