Прикладна фізика

Анотація навчальної дисципліни

Мета вивчення дисципліни: Набуття навичок виявлення та аналізу причинно-наслідкових зв'язків у природі та техніці, формування та розвиток компетентностей, спрямованих на віль-не орієнтування в науково-технічній інформації, забезпечення можливості самостійного опа-нування та застосування нових фізичних принципів у галузі комп’ютерних наук при ство-ренні програмних продуктів та інформаційних систем, при використанні квантових комп’ютерів. 

Практичне значення та використання отриманих знань безпосередньо пов’язані із засвоєнням основних термінів, явищ, законів класичної та сучасної фізики, методів фізичних досліджень; створенням основ теоретичної підготовки, достатньої для самостійного опанування та застосування нових фізичних принципів у відповідній професійній галузі; формуванням наукового мислення та матеріалістичного світогляду, зокрема, правильного розуміння меж застосовності різних фізичних теорій, понять, законів, моделей, вміння оцінювати достовірність результатів, отриманих за допомогою експериментальних та математичних методів дослідження; виробленням вміння та навичок розв’язування типових задач з різних розділів фізики, що допоможе надалі розв’язувати інженерні завдання; ознайомленням з сучасною науковою апаратурою, виробленням навичок експериментального дослідження фізичних явищ, вміння оцінювати похибки вимірювань.

Основні результати навчання
ПРН1. Застосовувати знання основних форм і законів абстрактно-логічного мислення, основ методології наукового пізнання, форм і методів вилучення, аналізу, обробки та синтезу інфо-рмації в предметній області комп'ютерних наук. 
ПРН3. Використовувати знання закономірностей випадкових явищ, їх властивостей та опе-рацій над ними, моделей випадкових процесів та сучасних програмних середовищ для розв’язування задач статистичної обробки даних і побудови прогнозних моделей. 
ПРН20. Застосовувати знання про фізичні методи пізнання природи, знання про фізичні процеси у приладах, пристроях та системах електроніки у професійній діяльності, а також встановлювати достовірність фактів експериментальним шляхом (за допомогою спостереження, вимірювання тощо), уміння обробляти отримані дані за допомогою чисельних розрахунків та комп’ютерного моделювання. 

Тематика та види навчальних занять

1 тиждень.
Лекція 1 «Вільні механічні коливання. Маятники».
Лабораторне заняття 1 «Дослідження законів механіки за допомогою універсального маятни-ка».

2 тиждень.
Лекція 2 «Додавання коливань. Векторна діаграма коливального процесу. Гармонічний аналіз складного періодичного коливання, ряд Фур’є та інтеграл Фур’є. Вільні електромагнітні коливання в послідовному коливальному контурі».
Лабораторне заняття 2 «Визначення частоти коливань за допомогою фігур Ліссажу».

3 тиждень.
Лекція 3 «Загасаючі коливання. Вимушені механічні коливання, явище механічного резонансу. Вимушені електромагнітні коливання».
Лабораторне заняття 3_4 «Вивчення загасаючих коливань в коливальному контурі, дослі-дження впливу елементів електричних фільтрів на роботу випрямляча змінного струму. Час-тина 1».
Контрольне завдання  1 «Рівняння гармонічних коливань».

4 тиждень.
Лекція 4 «Хвильові процеси. Основні характеристики пружних хвиль».
Лабораторне заняття 3_4 «Вивчення загасаючих коливань в коливальному контурі, дослі-дження впливу елементів електричних фільтрів на роботу випрямляча змінного струму. Час-тина 2».

5 тиждень.
Лекція 5 «Принцип суперпозиції хвиль. Інтерференція хвиль. Основні властивості електромагнітних хвиль».
Лабораторне заняття 5 «Вивчення вимушених коливань в послідовному коливальному контурі».
Контрольне завдання  2 «Рівняння загасаючих коливань».

6 тиждень.
Лекція 6 «Інтерференція світла і способи її спостерігання».
Лабораторне заняття 6_7 «Дослідження оптичних систем методом Бесселя. Частина 1».

7 тиждень.
Лекція 7 «Дифракція світла. Розрізнювальна здатність оптичних приладів».
Лабораторне заняття 6_7 «Дослідження оптичних систем методом Бесселя. Частина 2».
Модульна контрольна робота 1.  

8 тиждень.
Лекція 8. «Поляризація світла. Подвійне заломлення світла, штучна оптична анізотропія».
Лабораторне заняття 8. «Дослідження явища поляризації світла і перевірка закону Малюса»

9 тиждень.
Лекція 9 «Елементи спеціальної теорії відносності».
Лабораторне заняття 9 «Дослідження явища інтерференції світла від двох щілинних джерел».

10 тиждень.
Лекція 10 «Явища квантової оптики».
Лабораторне заняття 10 «Дослідження інтерференції світла за допомогою кілець Ньютона».
Контрольне завдання  3 «Рівняння хвилі».

11 тиждень.
Лекція 11 «Основи квантової механіки, хвилі де Бройля, співвідношення невизначеностей».
Лабораторне заняття 11 «Дослідження хвильових характеристик світла за допомогою дифра-кційної гратки».

12 тиждень.
Лекція 12 «Рівняння Шрьодінгера, приклади його застосування (частинка у потенціальній скриньці, тунельний ефект, лінійний гармонічний осцилятор)».
Лабораторне заняття 12 «Дослідження явища теплового випромінювання і визначення сталої Стефана-Больцмана».
Контрольне завдання  4 «Оптика».

13 тиждень.
Лекція 13 «Будова атома, періодична система елементів, основні властивості атомних ядер».
Лабораторне заняття 13 «Вивчення законів зовнішнього фотоефекту».

14 тиждень.
Лекція 14 «Явище радіоактивності».
Лабораторне заняття 14_15 «Визначення сталої Рідберга і маси електрона за спектрами ви-промінювання водню та гелію. Частина 1».

15 тиждень.
Лекція 15. «Елементарні частинки та вакуум, фундаментальні взаємодії, сучасна наукова картина Всесвіту».
Лабораторне заняття 14_15 «Визначення сталої Рідберга і маси електрона за спектрами ви-промінювання водню та гелію. Частина 2».
Модульна контрольна робота 2.

Самостійна робота здобувача відбувається впродовж семестру та складається з підготовки до аудиторних занять, контрольних заходів. 
Консультації: здійснюються викладачем впродовж семестру згідно розкладу.

Оцінювання результатів навчання

Оцінювання результатів навчання з дисципліни здійснюється за накопичувальною системою, яка дає можливість здобувачеві протягом семестру отримати максимально 100 балів.

Модуль 1
Повне виконання Контрольного завдання 1, Контрольного завдання 2 – по 5 балів кожне.
Лабораторні заняття 1, 2, 3_4, 5, 6_7, 8 – оцінка за виконання – 9 балів, оцінка за захист – 6 балів, загалом 15 балів.
Модульна контрольна робота 1 – бездоганне виконання 25 балів (в кожному завданні модуль-ної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання завдання).
Модуль 2
Повне виконання Контрольного завдання 3, Контрольного завдання 4 – по 5 балів кожне.
Лабораторні заняття 9, 10, 11, 12, 13, 14_15 – оцінка за виконання – 9 балів, оцінка за захист – 6 балів, загалом 15 балів.
Модульна контрольна робота 2 – бездоганне виконання 25 балів (в кожному завданні модуль-ної контрольної роботи наведено максимальну кількість балів за виконання завдання).

Посилання на рекомендовані джерела

1. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики. Т. 1 Механіка. Молекуляр-на фізика і термодинаміка. - К.: Техніка, 1999.
2. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики. Т. 2 Електрика і магнетизм. - К.: Техніка, 1999.
3. Кучерук І.М., Горбачук І.Т., Луцик П.П. Загальний курс фізики. Т. 3 Оптика. Квантова фі-зика. - К.: Техніка, 1999.
4. Конспект лекцій із загального курсу фізики, розділ «Коливання та хвилі» для студентів усіх спеціальностей / уклад. В. О. Анисимов, В. Ф. Гавриченко; Одес. Нац. політехн. ун-т. - Оде-са, 2022.