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 krótko- życiowej. 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.

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:

• aspekty integracyjne eksperymentów w fizyce cząstek.
• podstawowe wyniki doświadczalne świadczące o poprawności modelu standardowego (badania oddziaływań e⁺e^-, ep i hadron-hadron, dokładne testy modelu standardowego w rozpadach Z⁰).
• przyszłe eksperymenty, czyli poszukiwania fizyki poza modelem standardowym.

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 szcz egółowo.

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

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

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin pisemny i ustny.

Przedmiot: 408 Fizyka jądrowa - spektroskopia jądrowa

Wykładowca: prof. dr hab. Chrystian Droste i 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

Wykład omawia problemy współczesnej spektroskopii jądrowej, w tym:

1. Modele jąder atomowych

2. Przemiany jądrowe typu beta, gamma, emisję cząstek naładowanych i neutronów, spontaniczne rozszczepienie

3. Współczesne metody eksperymentów "na wiązce" ciężkich jonów

1. A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego.
2. T. Mayer-Kuckuk, Fizyka jądrowa.

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

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 rozszcze piających 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. Multifrag mentacja. Produkcja nowych cząstek.

1. P. Frö brich, R. Lipperheide, Theory of nuclear reactions.
2. E. Gadioli, P. Hodgson, Preequilibrium nuclear reactions, rozdz.1-4.
3. T. Mayer-Kuckuk, Fizyka jądrowa.
4. A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego.

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

Termodynamika lub Fizyka statystyczna I.

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

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.

Detekcja światła; zjawisko fotoelektryczne, fotopowielacz, fotodioda, fotoopór, detektory 2-wymiarowe, zliczanie fotonów, detekcja homodynowa i heterodynowa.

1. W. Demtroder, Spektroskopia laserowa.
2. A. Corney, Atomic and Laser Spectroscopy.

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

1. Krótki zarys teorii grup i jej zastosowań w mechanice kwantowej.

2. Atom wodoru:

- struktura prosta;

- struktura subtelna, przesunięcie Lamba.

3. Atomy alkaliczne.

4. Atom helu.

5. Atomy wieloelektronowe:

- przybliżenie pola centralnego;

- termy atomowe w sprzężeniu L-S i j-j;

- konfiguracje elektronowe i wynikające z nich termy;

- reguły Hunda;

- układ okresowy.

6. Atomy rydbergowskie.

7. Zjawisko Zeemana.

8. Zjawisko Starka.

9. Rozdzielenie ruchu jąder i elektronów w cząsteczce, przybliżenia adiabatyczne i Borna-Oppenheimera, powierzchnie energii potencjalnej.

10. Struktura elektronowa cząsteczek.

- Cząsteczki dwuatomowe, postać orbitali molekularnych i ich kolejność energetyczna, stany elektronowe cząsteczek i ich energie;

- Cząsteczki liniowe;

- Cząsteczki wieloatomowe: H₂O, cząsteczki węglowodorów, benzen, polieny;

- Klastry.

11. Energia ruchu jąder w cząsteczce - oscylacje i rotacje.

- Cząsteczki dwuatomowe, oscylacje jąder, rotacja cząsteczki, struktura energetyczna cząsteczki dwuatomowej;

- Cząsteczki wieloatomowe - energia rotacyjna, energia oscylacyjna (opis klasyczny, drgania cząsteczek symetrycznych, opis kwantowy, powierzchnie potencjalne z wieloma minimami, oddziaływanie Coriolisa).

12. Widma cząsteczkowe.

- Widma rotacyjne;

- Widma oscylacyjne (zmiana poziomu oscylacyjnego, przejścia oscylacyjno-rotacyjne);

- Przejścia elektronowe;

- Zanik wzbudzenia w cząsteczce.

- Widma ramanowskie.

1. P.W. Atkins, Molekularna mechanika kwantowa.
2. F.A. Cotton, Teoria grup. Zastosowania w chemii.
3. A.S. Dawydow, Mechanika kwantowa.
4. M. Hamermesh, Teoria grup w zastosowaniu do zagadnień fizycznych.
5. A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej.
6. W. Kołos, Chemia kwantowa.
7. W. Kołos, J. Sadlej, Atom i cząsteczka.
8. G.K. Woodgate, Struktura atomu.

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 omawia nych 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 doświadcza lnych (metody pomiarowe i instrumenty) oraz kształcenie umiejętności rozwiązywania konkretnych zagadnień praktycznych.

• półklasyczna teoria promieniowania,
• wiązki gausowskie i rezonatory optyczne,
• wzmocnienie światła: nienasycone i nasycone, warunek progowy akcji laserowej,
• podstawowe charakterystyki światła laserowego,
• dynamika laserów: oscylacje relaksacyjne, modulacja dobroci rezonatora, synchronizacja modów,
• przegląd wybranych konstrukcji laserowych,

wybrane zastosowania laserów .

1. P.W. Miloni and J.H. Eberly, Lasers.
2. O. Svelto, Principles of Lasers.
3. A. Siegman, Introduction to Lasers.
4. K. Schimoda, Wstęp do Fizyki Laserów.
5. A. Yariv, Quantum Electronics.

Fizyka I-IV, Elektrodynamika, Mechanika Kwantowa I bądź Fizyka Kwantowa, Optyka Instrumentalna.

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

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

Przedmiot: 413D Spektroskopia laserowa

Wykładowca: prof. dr hab. Krzysztof Ernst

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.

I. Spektroskopia laserowa wysokich zdolności rozdzielczych

1. Spektroskopia nasyceniowa

2. Spektroskopia dwufotonowa

3. Spektroskopia polaryzacyjna

4. Dudnienia kwantowe

5. Nieliniowy efekt Hanlego

6. Zastosowania 1 i 2 w spektroskopii atomu wodoru

II. Niekonwencjonalne techniki spektroskopii laserowej

1. Spektroskopia Optoakustyczna (OA)

2. Spektroskopia Optogalwaniczna (OG)

3. Rezonansowa Spektroskopia Jonizacyjna (RIS)

III. Chłodzenie i pułapkowanie atomów

IV. Elementy Chemii Laserowej

1. Laserowa separacja izotopów

2. Reakcje chemiczne indukowane światłem laserowym

3. Klastery i śnieg laserowy

V. Analiza spektralna zdalnie sterowana

1. Badania atmosferyczne i stratosferyczne

2. LIDAR

VI. Pompowanie optyczne

1. Magnetometry

2. Zegary atomowe

IX. Atomy rydbergowskie i ich własności

1. W. Demtroder, Spektroskopia laserowa.
2. A. Corney, Atomic and Laser Spectroscopy.

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

Egzamin ustny.

Przedmiot: 507 Optyka nieliniowa

Wykładowca: dr hab. Marek Trippenbach

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205507

Liczba punktów kredytowych: 5

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

10.1 Równania Maxwella Blocha

10.2 Przybliżenie wirującej fali

10.3 Oscylacje Rabiego

10.4 Mieszanie trzech fal

10.5 Samoindukowana przezroczystość

Proponowane podręczniki:.

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

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. Przy bliżenie 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 swobodny ch 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.

1. N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Fizyka ciała stałego.
2. Ch. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego.
3. P. Yu, M. Cardona, Fundamental of Semiconductors.

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego, Mechanika kwantowa I

Egzamin ustny

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 jednoelektronowyc h 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 strukturaln ych 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 Y BACUO.

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, jonowe j 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 opty czne 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 reko nstrukcja 2x1 i 7x7 powierzchni krzemu. W końcu przedyskutowane są mechanizmy będące siła napędową rekonstrukcji powierzchni w innych materiałach.

W. Harison, Electronic structure of solids.

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 k rystaliczną, dynamiką wewnętrzną i własnościami fizycznymi materiałów. Przedstawione będą również oddziaływania wewnętrzne w fazie skondensowanej materii. Omówione zostaną struktury i własności magnetyków, ferroelektryków, nadprzewodników, superjonowych p rzewodników, 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 czynnik ów zewnętrznych: ciśnienia, temperatury i pola magnetycznego. Omówione zostaną również przejścia fazowe w fazie skondensowanej i metody ich badania.

1. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia.

1. B.K. Weinstein, Krystalografia Współczesna (wyd. w jęz. angielskim i rosyjskim), t. I-IV.

Podstawy dyfrakcji promieni X i neutronów, Fizyka V.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 511 Metody jądrowe fizyki ciała stałego

Wykładowca: prof. dr hab. Izabela Sosnowska

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205511

Liczba punktów kredytowych: 5

Elementy współczesnej krystalografii. Symetria kryształów, włączając symetrię struktur modulowanych i kwazikryształów. Oddziaływania wewnętrzne w fazie skondensowanej materii. Związki pomiędzy strukturą krystaliczną, dynamiką wewnętrzną i własności ami fizycznymi materiałów. Własności fizyczne magnetyków, ferroelektryków, nadprzewodników, superjonowych przewodników, substancji amorficznych, ciekłych kryształów i kwazikryształów. Zmiany własności materiałów pod wpływem czynników zewnętrznych: ciśnien ia, temperatury i pola magnetycznego. Przejścia fazowe. Dyfuzję. Metody badania struktury i dynamiki wewnętrznej materiałów oraz porównanie różnych technik badawczych. Rozpraszanie neutronów powolnych w fizyce materiałów oraz porównanie tej techniki z inn ymi metodami jądrowymi takimi jak: efekt Mö ssbauera, jądrowy rezonans magnetyczny (NMR) oraz promieniowanie synchrotronowe.

1. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia.
2. B.K. Weinstein, Krystalografia Współczesna (wyd. w jęz. angielskim i rosyjskim), tom I-IV.

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

Egzamin ustny.

Przedmiot: 425 Fizyka promieni X I

Wykładowca: prof. dr hab. Maria Lefeld-Sosnowska

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204425

Liczba punktów kredytowych: 5

l. Źródła promieniowania rentgenowskiego (lampy, źródła synchrotronowe).

2. Oddziaływanie promieniowania X z materią (rozpraszanie, absorpcja, załamanie).

3. Defekty w kryształach.

4. Dynamiczna teoria dyfrakcji promieni X na kryształach (kryształy idealne i zdeformowane, równania Takagi-Taupina, wysokorozdzielcza dyfraktometria wielo-krystaliczna).

1. J. Gronkowski, Materiały do wykładu 1995/96.
2. N.A. Dyson, Promieniowanie rentgenowskie w fizyce atomowej i jądrowej.
3. M. Lefeld-Sosnowska, Rozprawa habilitacyjna (UW 1979).

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

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

Egzamin ustny.

Przedmiot: 513 Fizyka promieni X II

Wykładowca: prof. dr hab. Jerzy Gronkowski

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205513

Liczba punktów kredytowych: 5

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 pośl izgowa; 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, L EED, RHEED).
5. Rentgenowskie lasery na swobodnych elektronach (działanie undulatora).

1. J. Gronkowski, Materiały do wykładu 1995/96.
2. N.A. Dyson, Promieniowanie rentgenowskie w fizyce atomowej i jądrowej.
3. M. Lefeld-Sosnowska, Rozprawa habilitacyjna (UW 1979).

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

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.

1. Od równania Schrö dingera do metody SCF-HF-MO-LCAO: pokazanie kolejnych kroków umożliwiających przybliżone rozwiązywanie równania Schrö dingera dla układów molekularnych, w tym: przybliżenie Borna-Oppenheimera; przybliżenie jednoelektronowe; metoda Hartree-Focka; metoda pola samouzgodnionego (SCF) i funkcja falowa układu w postaci wyznacznika Slatera; metoda Hartree-Focka-Roothaana (przyb liżenie LCAO).
2. Metody ab initio i metody półempiryczne; bazy funkcyjne.
3. Fizyczna interpretacja stabilności wiązania chemicznego: tw. wirialne; tw. Elektrostatyczne i tw. Hellmanna-Feynmana.
4. Orbitale wiążące i antywiążące; p i s ; układy p -elektronowe; orbitale zhybrydyzowane.
5. Metody mechaniki molekularnej.
6. Opis oddziaływań międzycząsteczkowych: rachunek zaburzeń Rayleigha-Schrö dingera; oddziaływania hydrofobowe.
7. Zastosowania opisu kwantowego w badaniach struktury elektronowej cząsteczek i makrocząsteczek biologicznych.

W. Kołos, Chemia kwantowa.

Mechanika kwantowa I.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 429 Biologia

Wykładowca: doc. dr hab. Jan Sabliński

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:

1. Teoria komórkowa: ogólne wiadomości o budowie, funkcjonowaniu i organizacji komórek roślinnych i zwierzęcych, bakterii, struktur subkomórkowych i wirusów.
2. Cykl komórkowy: chromosomy, kod genetyczny, mitoza i mejoza.
3. Podstawy genetyki: geny, prawa Mendla, segregacja genów, genotyp-fenotyp-środowisko, genetyka człowieka i determinacja płci.
4. Mutacje chromosomowe i genowe, choroby dziedziczne.
5. Różnicowanie komórek, regulacja i ekspresja genów, rola cytoklin.
6. Podstawowe wiadomości z zakresu fizjologii.
7. Podstawy onkologii molekularnej i klinicznej, protoonkogeny-onkogeny-choroby nowotworowe u ludzi.
8. Podstawy immunologii: budowa i wytwarzanie przeciwciał, rearanżacja genów, geny zgodności tkankowej, tolerancja immunologiczna, autoagresja.
9. Terapia genowa w leczeniu chorób dziedzicznych, zwierzęta transgeniczne.
10. Podstawy radiobiologii – wpływ promieniowań jonizujących na organizmy żywe.
11. Wybrane zagadnienia ewolucji.

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 nuk leinowych).

M. Masztalerz, Chemia organiczna.

Wstęp do biofizyki.

Egzamin.

Przedmiot: 432 Biochemia

Wykładowca: dr hab. Ewa Kulikowska

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 4

Kod: 13.604432

Liczba punktów kredytowych: 10

1. Białka - struktura I, II, III i IV- rzędowa. Ewolucja molekularna białek, systematyka białek.
2. Enzymy. Terminy i jednostki, specyficzność, systematyka i nomenklatura enzymów. Kinetyka enzymatyczna - teoria Michaelisa. Rodzaje inhibicji i aktywacji enzymów. Allosteria. Regulacja aktywności enzymów. Mechanizm działania enzymów - budowa miejsca aktywnego, mechanizmy katalityczne. Kompleksy enzymatyczne. Koenzymy - budowa, rodzaje reakcji katalizowanych, wybrane mechanizmy elektronowe.
3. Metabolizm białek. Enzymy proteolityczne. Transminacja, dekarboksylacja, dezaminacja oksydacyjna. Cykl mocznikowy. Oksydacyjna dekarboksylacja a -ketokwasów.
4. Kwasy nukleinowe. Struktura I- rzędowa. Biosynteza z prekursorów. DNA-struktura II- i III- rzędowa. RNA: t-RNA, m-RNA, r-RNA. Enzymy rozszczepiające kwasy nukleinowe. Funkcje genetyczne: replikacja DNA, transkrypcja RNA- processing, splicing. Geny mozaikowe. Mechanizm przekazywania informacji genetycznej. Kod genetyczny. Translacja - biosynteza białka.
5. Wirusy - budowa, cykl życiowy i patogenność, wirus HIV.
6. Węglowodany – budowa i metabolizm. Mono-, di- i polisacharydy zwierzęce i roślinne. Glikozydy. Hydroliza i fosforoliza polisacharydów. Glikoliza i fermentacja. Fosforylacja substratowa. Cykl Krebsa. Cykl pentozowy. Glukoneogeneza. Fotosynteza - proces ciemniowy - cykl Calvina.
7. Lipidy - budowa i metabolizm. Tłuszcze właściwe, fosfolipidy, glikolipidy, sterydy, woski, izoprenoidy, witaminy. Metabolizm: trawienie tłuszczów, b -oksydacja kwasów tłuszczowych, biosynteza kwasów tłuszczowych, glicerydów i fosfolipidów.
8. Utlenianie biologiczne - podstawy bioenergetyki. Sprzężenie przez ATP i inne związki “wyskoenergetyczne" procesów endo- i egzoergicznych. Przyczyny wysokiej zmiany entalpii swobodnej hydrolizy związków “bogatych w energię”. Łańcuch oddechowy. Przenośniki elektronów i ich potencjały oksydoredukcyjne. Mechanizm fosforylacji oksydacyjnej wg. Mitchella. Porównanie bilansu energetycznego fosforylacji oksydacyjnej i substratowej. Budowa mitochondrium.
9. Fotosynteza - proces świetlny. Budowa chloroplastu. Barwniki kompleksu antenowego. Fotochemiczne pompowanie chlorofilu. Fotosystem I i II. Transport elektronów w procesach fosforylacji cyklicznej i niecyklicznej.
10. Biochemia organelli komórkowych - lokalizacja procesów biochem. Błona komórkowa - budowa, skład chemiczny. Mechanizmy i energetyka transportu błonowego aktywnego i biernego. Kanały i pory błonowe, przenośniki, kotransport, jonofory. ATP-azowa pompa sodowo-potasowa w błonie. Pompa wapniowa. Jądro komórkowe - budowa chromosomu pro- i eukariotycznego, plazmidy, transposony. Biochemia mitochondrium, funkcje biochemiczne retikulum endoplazmatycznego rybosomów.
11. Współzależności metaboliczne. Etapy katabolizmu komórkowego. Dopływy i odpływy z cyklu Krebsa do puli białek, węglowodanów i tłuszczowców. Współgranie katabolizmu tlenowego i beztlenowego, regulacja allosteryczna.
12. Regulacja metabolizmu. Jacoba-Monda model indukcji i represji enzymatycznej. Inne mechanizmy regulacji na poziomie genetycznym. Regulatory endogenne allosterczne. Sygnalizacja międzykomórkowa.
13. Regulacja hormonalna - mechanizmy. System fosforylacji białek przez kinazy białkowe zależne od cAMP.
14. Regulacja przez układ nerwowy. Przewodzenie wzdłuż neuronu i na synapsach. Neurotransmitery. Rola jonów Ca⁺⁺ i kalmeduliny.

1. L. Stryer, Biochemia.
2. A.L. Lehninger, Biochemia.
3. P. Karlson, Zarys Biochemii, t. I i II.

Wstęp do biofizyki.

Chemia organiczna.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin.

Przedmiot: 433 Spektroskopia molekularna

Wykładowca: dr hab. Mieczysław Remin

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204433

Liczba punktów kredytowych: 6

Teoria, metody i zastosowania (badania struktury i dynamiki) spektroskopii molekularnej; magnetyczny rezonans jądrowy w jednym i dwu wymiarach, klasyczny i kwantowy opis układu spinów jądrowych, relaksacja spinów, ekranowanie elektronowe, sprężenia skalarne i dipolowe, jądrowy efekt Overhausera, jądrowy rezonans magnetyczny ¹H , ¹³C i ³¹P w makromolekułach biologicznych, transfer magnetyzacji jądrowej w układach biologicznych in vivo , przestrzenna lokaliz acja spinów i obrazowanie w biomedycynie; absorpcja IR i UV-VIS, fluorescencja, poziomy energetyczne w cząsteczce, reguły wyboru, widma elektronowe, oscylacyjne i rotacyjne, dichroizm kołowy, spektroskopia Ramana, spektometria masowa, efekt Mössbauera.

1. P.W. Atkins, Physical Chemistry.
2. A. Abragam, Principles of magnetic resonance.
3. G. Herzberg, Molecular spektra and molecular structure.
4. H. Gü nter, Spektroskopia wysokiej zdolności rodzielczej NMR.
5. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej.
6. R. Ernst, G. Bodenhausen, Principles of nuclear magnetic resonance in one and two dimmension.
7. T. James, Biomedical magnetic resonance.
8. T. Evans, Biomolecular NMR spektroscopy.

Journals of the International Society of Magnetic Resonance in Medicine:

1. Journal of Magnetic Resonance Imaging, ed. G. D. Fullerton;
2. Magnetic Resonance in Medicine ed. F. W. Wehrli,

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 teoretyczny ch 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: sekwenc jonowanie, 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 dynam iki 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 św iatowej, 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.

1. W. Saenger, Principles of nucleic acid structure.
2. T.E. Creighton, Proteins. Structures and molecular properties.

Pracownia chemii fizycznej, Pracownia biochemii, Mechanika kwantowa II.

Spektroskopia molekularna, Biochemia.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 516 Genetyka molekularna

Wykładowca: 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, for my 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 trans krypcji, 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 regu lacja, 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 wykł adów 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 wykorz ystanie genetyki molekularnej (molekularna medycyna, kontrolowane modyfikacje genetyczne mikroorganizmów roślin i zwierząt).

1. Genetyka molekularna, red. Piotr Węgleński, PWN.
2. Nowe tendencje w biologii molekularnej i inżynierii genetycznej oraz medycynie, Wyd. Sorus, Poznań.
3. A. Jerzmanowski, Geny i ludzie.
4. L. Stryer, Biochemia.

Biochemia (dla studentów Biofizyki).

Egzamin.

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

Wykładowca: prof. dr hab. Bogdan Lesyng

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 s ą 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 całk owanie. 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.

1. J.M. Haile, Molecular Dynamics Simulation, Elementary Methods.
2. R.W. Hockney, J.W. Eastwood, Computer Simulation Using Particles.
3. M. P. Allen, D.J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids.
4. J.A. McCammon, S. Harvey, Dynamics of Proteins and Nucleic Acids.
5. B. Lesyng, J.A. McCammon, Molecular Modeling Methods, Basic Techniques and Challenging Problems in Pharmac.Ther. vol. 60, pp.149-167, 1993.

Fizyka statystyczna I, Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

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

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin.

Przedmiot: 519 Biofizyka molekularna II

Wykładowca: kilku wykładowców (organizacja wykładu prof. dr hab. Ryszard Stolarski)

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.905519

Liczba punktów kredytowych: 5

Celem wykładu jest przygotowanie studentów do pracy magisterskiej w zakresie tematyki badawczej Zakładu Biofizyki oraz zapoznanie ich z tematyką, która w naszym Zakładzie nie jest realizowana, a która wydaje się niezbędna w wykształceniu biofizy ka.

Wykład jest kontynuacją Biofizyki molekularnej I. Obejmuje prezentację najnowszych zagadnień badawczych prowadzonych aktualnie w dziedzinie biofizyki. Tematyka wykładu w danym roku akademickim zależy od składu wykładowców i zakresu przez nich prowa dzonych badań.

Proponowane podręczniki:

Biofizyka molekularna I.

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 komputero we pozwalające na prowadzenie badań naukowych w w/w dziedzinach. W szczególności są to programy z obszaró w 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 en ergii 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:

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.

Egzamin.

Przedmiot: 435 Podstawowe problemy nauk biomedycznych

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 fizy cznych - 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.

1. Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, wyd. 2, red. W. Z. Traczyk i A.Trzebski, PZWL, Warszawa 1989.
2. W.Z. Traczyk, Fizjologia człowieka w zarysie.
3. Podstawy cytofizjologii, red. J. Kawiak i in., PWN.
4. Podstawy biofizyki - podręcznik dla studentów medycyny, red. A.Pilawski, PZWL.
5. Biochemia Harpera, wyd. 3, red. R. K. Murray i in., PZWL.
6. Anatomia człowieka, wyd. 5, red, J. Sokołowska-Pituchowa, PZWL.
7. A. Michajlik, W. Ramotowski, Anatomia i fizjologia człowieka.
8. Patofizjologia - podręcznik dla studentów medycyny, PZWL.

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

1. Problematyka fizyczna w radiodiagnostyce.
2. Techniki badań diagnostycznych.
3. Aparatura obrazująca i jej parametry fizyczne.
4. Tomografia komputerowa w diagnostyce rentgenowskiej i medycynie nuklearnej.
5. Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego.
6. Źródła promieniowania: lampy rtg, i radiofarmaceutyki.
7. Detektory promieniowania.
8. Oddziaływanie promieniowania X i gamma w obiektach biologicznych.
9. Metody obrazowania w diagnostyce medycznej.
10. Przetwarzanie danych w diagnostyce ilościowej i prezentacja danych.
11. Metody statystyczne w technikach obrazowania.
12. Ocena jakości obrazów diagnostycznych.
13. Dozymetria promieniowania i stosowana aparatura w diagnostyce medycznej.
14. Narażenie pacjentów na promieniowanie jonizujące.
15. Ochrona radiologiczna w zakładach stosujących promieniowanie jonizujące.
16. Kontrola jakości pracy aparatury diagnostycznej.

1. The physics of medical imaging,, red. S. Webb.
2. P. Sprawls, Physical principles of medical imaging.
3. Effective use of computers in nuclear medicine, red. Gelfand.
4. Problemy biocybernetyki i inż. biomed, red. M. Nałęcz, tom 1-6.
5. H. Morneburg, Bildgebene, Systeme fur die medizinische diagnostic.
6. Hospital health physics, red.G. Eichholz, J. Shonke.
7. Wybrane artykuły w czasopismach: Medical Physics, Am. Assoc. Phys. Med, Physics in Medicine and Biology, IOP Publishing Ltd.

Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 437 Metody statystyczne analizy danych

Wykładowca: dr Piotr J. Durka

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2/2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2/2

Kod: 11.204437

Liczba punktów kredytowych: 10

1. Prawdopodobieństwo - zdarzenia niezależne, zmienna losowa, gęstość prawdopodobieństwa, wartość oczekiwana, wariancja. Rozkłady prawdopodobieństwa: płaski, dwumianowy, Poissona, Gaussa, c ².
2. Centralne Twierdzenie Graniczne, Prawo Wielkich Liczb, nierówność Czebyszewa.
3. Pobieranie próby - statystyka. Estymatory: nieobciążone i konsystentne. Metoda największej wiarygodności.
4. Weryfikacja hipotez statystycznych - rozkład Studenta, dwuwymiarowy rozkład normalny, korelacja, macierz kowariancji. Regresja liniowa. Rozkład F.
5. Zastosowania: Analiza wariancji (ANOVA). Test c ² dobroci dopasowania. Analiza wariancji wielu zmiennych (MANOVA). Analiza składowych głównych (PCA), Analiza czynnikowa. Analiza dyskryminacyjna. Testy nieparametryczne. Analiza skupień.

1. Reprezentacje bitowe znaków, liczb, obrazów itp. Pojęcie złożoności obliczeniowej algorytmu. Notacja O(.). Problemy NP-trudne. Przestrzeń Hilberta L2(0, 2p ). Układ wektorów liniowo niezależnych, ortogonalnych, baza. Współczynniki Fouriera. Izomorfizm L2 i l2.
2. Analiza widmowa: szereg Fouriera, twierdzenie Parsevala, transformata Fouriera. Widmowa gęstość mocy. Twierdzenie o splocie.
3. Procesy AR, ARMA. Systemy liniowe niezmiennicze w czasie (LTI). Funkcja odpowiedzi impulsowej.
4. Opis z pomocą liniowych równań różnicowych. Przekształcenie Z. Funkcja systemu (system function).
5. Teoria i praktyka konstrukcji filtrów częstotliwościowych. Modelowanie i analiza prostych systemów.
6. W skrócie: estymacje gęstości energii sygnału w przestrzeni czas-częstość. Spektrogram, przekształcenie Wignera, falki, Matching Pursuit. Fraktale i chaos deterministyczny. Sztuczne sieci neuronowe.

Ćwiczenia: Matlab, Simulink.

Podst. twierdzenia dostępne w PostScripcie:

Analizamatematyczna i Algebra z geometrią lub Matematyka, Programowanie I i II.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin.

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

Kod: 13.904438

Liczba punktów kredytowych: 4,5

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.

1. P. Nunez, Electric fields of the brain.
2. W.J. Freeman, Mass action in the nervous system.
3. 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 Paweł Kukołowicz

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 1

Kod: 12.904441

Liczba punktów kredytowych: 4

1. Podstawy radiobiologii klinicznej – śmierć komórki pod wpływem promieniowania jonizującego – modele, prawdopodobieństwo kontroli miejscowej nowotworu, prawdopodobieństwo uszkodzenia – wczesne i późne uszkodzenia, model liniowo-kwadratowy – ćwic zenia praktyczne z zastosowań.
2. 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.

3. 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.
4. 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

Wykładowca: dr Piotr Franaszczuk

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: łącznie 30 godz.

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 11.005524

Liczba punktów kredytowych: 2,5

1. Wstęp (przykład jakościowej analizy modelu punktowego).
2. Modele dynamiczne (sens, rola, symulacje komputerowe).
3. Elementy jakościowej analizy układów dynamicznych (układy przestrzennie jednorodne).
4. Elementy kinetyki reakcji chemicznych (reakcje enzymatyczne).
5. Modele hodowli komórkowych.
6. Układy z przełączaniem.
7. Modele stochastyczne.
8. Elementy dynamiki układów chaotycznych.
9. Modele przestrzennie niejednorodne i elementy ich aanalizy (struktury dyssypatywne).
10. Modele symulacyjne sieci neuronowych.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin.

Przedmiot: 525 Biochemia dla fizyki medycznej

Wykładowca: dr hab. Ewa Kulikowska

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.605525

Liczba punktów kredytowych: 2,5

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.

1. L. Stryer, Biochemia.
2. S. Rose, S. Bullock, Chemia życia.

Wstęp do biofizyki.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 526 Radiometria i radioekologia

Wykładowca: dr Bogumiła Mysłek-Laurikainen

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.505526

Liczba punktów kredytowych: 2,5

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:

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. Równow aga 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, wod zie 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: węglowowdory (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, rozpuszczalnoś ć 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 I

Kierownik: dr hab. Ewa Bulska

Semestr: letni

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 chemicz ne: 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; re akcje 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 ic h pochodnych).

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Zaliczenie ćwiczeń.

Przedmiot: 444 Laboratorium z chemii II

Kierownik: dr Joanna Ruszkowska

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 0

Liczba godzin ćw./tydz.: 3

Kod: 13.304444

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Proste operacje chemiczne (destylacja, krystalizacja, ekstrakcja). Izolacja produktów naturalnych materiału roślinnego. Synteza i porównanie właściwości związków izolowanych i zsyntetyzowanych. Wykonanie preparatu (leku). Analiza procesu syntezy w aspekcie zanieczyszczenia środowiska. Oznaczanie składów procentowych wybranych mieszanin rozpuszczalników metodą pomiaru współczynnika załamania światła. Wykorzystanie chromatografii (gazowej, cieczowej cienkowarstwowej) dla oczyszczania i oznaczania śla dowej ilości substancji organicznych.

Proponowane podręczniki:

Laboratorium z chemii I.

Zaliczenie ćwiczeń.

Przedmiot: 448 Optyka fourierowska

Wykładowca: dr Kazimierz Gniadek

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204448

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Podstawy matematyczne optyki fourierowskiej: analityczne reprezentacje sygnałów jedno- i dwuwymiarowych, splot i korelacja, dwuwymiarowe przekształcenie Fouriera, przekształcenia: Fouriera-Bessela, Hilberta i Mellina i ich związek z przek ształceniem Fouriera, dwuwymiarowe twierdzenie o próbkowaniu, dyskretne przekształcenie Fouriera.
2. Układ optyczny jako dwuwymiarowy układ liniowy: niezmienniczość przestrzenna, odpowiedź impulsowa, funkcja przenoszenia.
3. Fizyczne podstawy optyki fourierowskiej: fale świetlne, amplituda zespolona, zasada superpozycji, częstości przestrzenne, Kirchhoffa teoria dyfrakcji, teoria dyfrakcji w sformułowaniu Rayleigha -Sommerfelda, dyfrakcja w obszarze Fraunhoffera jako przekształcenie Fouriera pola optycznego.
4. Transformacyjne właściwości soczewek: soczewka jako element realizujący przekształcenie fazy fali świetlnej, soczewka jako element realizujący przekształcenie Fouriera rozkładu amplitudy zespolonej, soczewka jako element obrazujący, odpowiedź imp ulsowa soczewki.
5. Filtracja częstości przestrzennych i obróbka sygnałów optycznych: koherentny procesor 4-f, filtry częstości przestrzennych tworzone z pomocą komputera, metoda Lohmanna kodowania amplitudy i fazy, optyczna realizacja wybranych operacji matematyc znych, filtry dopasowane i rozpoznawanie obrazów, korelatory niezmiennicze względem skali i obrotu obrazu, wizualizacja przedmiotów fazowych, wielokanałowa obróbka jednowymiarowych sygnałów optycznych, niekoherentne przetwarzanie obrazów.
6. Układ optyczny jako filtr częstości przestrzennych: powstawanie obrazów przy oświetleniu koherentnym i niekoherentnym, koherentna i niekoherentna funkcja przenoszenia, porównanie odwzorowania przy oświetleniu koherentnym i niekoherentnym

1. K. Gniadek, Optyczne przetwarzanie informacji.
2. K. Gniadek, Optyka fourierowska.
3. J.W. Goodman, Introduction to Fourier Optics.
4. E.G. Steward, Fourier Optics - an introduction.
5. W.T. Cathey Optyczne przetwarzanie informacji i holografia.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Forma zaliczenia:

Egzamin ustny.

Przedmiot: 449 Optyczne przetwarzanie informacji

Wykładowca: dr Kazimierz Gniadek

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204449

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Optyczne przetwarzanie informacji jako interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki. Uogólniony model układu optycznego przetwarzania informacji.
2. Koherentne procesory optyczne ze sprzężeniem zwrotnym. Optyczne rozwiązywanie równań różniczkowych cząstkowych oraz równań całkowych metodą filtracji częstości przestrzennych. Przetwarzanie obrazów z pomocą koherentnych i quasi-koherentnych układów ze sprzężeniem zwrotnym.
3. Niekoherentne przetwarzanie sygnałów optycznych. Układy hybrydowe optyczno-elektroniczne i ich zastosowanie w optycznym (optoelektronicznym) przetwarzaniu informacji.
4. Nieliniowe przetwarzanie obrazów. Przetwarzanie półtonowe. Realizacja wybranych operacji nieliniowych metodą przetwarzania półtonowego. Modulacja theta. Optyczna realizacja funkcji logicznych. Analogowo-cyfrowe przetwarzanie obrazów.
5. Układy optyczne przestrzennie zmiennicze. Optyczne metody realizacji liniowych operacji przestrzennie zmienniczych na sygnałach jedno- i dwuwymiarowych. Transformacje geometryczne.
6. Poprawianie obrazów.
7. Tomografia optyczna. Przekształcenie Radona i jego związek z przekształceniem Fouriera. Optyczna realizacja przekształcenia Radona.
8. Optyczne i optoelektroniczne metody realizacji modeli sieci neuronowych i pamięci skojarzeniowych. Asocjacyjne właściwości hologramów. Optyczna implementacja modelu Hopfielda sieci neuronowej. Sieci komórkowe i ich realizacja w układach hybrydowyc h optyczno-elektronicznych

Wykład jest prowadzony na Wydziale Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PW.

1. K. Gniadek, Optyczne przetwarzanie informacji.
2. H. Stark, Applications of Optical Fourier Transforms.
3. Oryginalne prace opublikowane w czasopismach optycznych: Applied Optics, Journal of the Optical Soc. of America, Optics Communications.

Optyka fourierowska.

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

1. Czym zajmuje się mechanika ośrodków ciągłych? Związki z mechaniką statystyczną i teorią kineyczną. 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 równolegle 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.

1. D.J. Acheson, Elementary fluid dynamics.
2. G.K. Batchelor, An introduction to fluid dynamics.
3. M.J. Lighthill, An informal introduction to theoretical fluid mechanics.
4. A.R. Patterson, A first ccourse in fluid dynamics.
5. M. Van Dyke, An album of fluid motion.
6. Cz. Rymarz, Mechanika ośrodków ciągłych.
7. J. Bukowski, Mechanika Płynów.
8. C. Gołębiewski, E. Łuczywek, E. Walicki, Zbiór Zadań z mechaniki płynów.
9. B. Średniawa, Hydrodynamika i Teoria Sprężystości.

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

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin.

Przedmiot: 482 Meteorologia ogólna

Wykładowca: prof. dr hab. Krzysztof Haman

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 07.704482

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Podstawowe zagadnienia meteorologii:

1. Skład i struktura atmosfery.
2. Promieniowanie w atmosferze. Atmosfera jako maszyna cieplna.
3. Pogoda i klimat: składniki pogody i klimatu; zjawiska atmosferyczne; strefy klimatyczne; masy powietrza, fronty, wyże i niże.
4. Podstawowe wiadomości o cyrkulacjach atmosferycznych. Wieloskalowość i oddziaływania międzyskalowe: ogólna cyrkulacja atmosfery; ruchy w skali synoptycznej; mezoskala i zjawiska lokalne; turbulencja.
5. Globalne zmiany klimatu: znaczenie oceanu; efekt szklarniowy, zachmurzenie; ozon w atmosferze.

1. J.V. Iribarne, H.R. Cho, Fizyka atmosfery.
2. S.P. Chromow, Meteorologia i klimatologia.

Wstęp do geofizyki.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 483 Metody matematyczne geofizyki

Wykładowca: dr Jan Herczyński

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:

1. Równania różniczkowe cząstkowe (I-go rzędu liniowe i nieliniowe, liniowe II-go rzędu trzech typów klasyfikacyjnych: hiperboliczne, paraboliczne i eliptyczne),

2. Metody przestrzeni Hilberta (równania całkowe, problem Sturma-Liouville'a, problemy wariacyjne,...)

3. Metody stochastyczne (podstawowe pojęcia probabilistyczne i wprowadzenie do procesów stochastycznych).

Proponowane podręczniki:

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

Kolokwia (ok. 4) oraz egzamin.

Przedmiot: 484 Wybrane zagadnienia hydrodynamiki

Wykładowca: dr Konrad Bajer

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204482

Liczba punktów kredytowych: 5

Niestabilność warstwy cieczy podgrzewanej od spodu (Rayleigh-Benard). Przybliżenie Boussinesqa. Stan stacjonarny. Sprowadzanie równań do postaci bezwymiarowej, wielkości charakterystyczne. Bezwymiarowe liczby Rayleigha i Prandtla. Liniowa stabilność. Warunki brzegowe. Zjawisko "wymiany stabilności" dwóch stanów. Zasada wariacyjna. Krytyczna liczba Rayleigha. Stabilność dla obu powierzchni swobodnych, sztywnej u dołu i swobodnej u góry oraz obu sztywnych. Rolki konwekcyjne. Inne odmiany problemu niestabilności konwekcyjnej.

Teoria warstwy granicznej. Wyprowadzenie równań warstwy przyściennej. Przykład warstwy przyściennej w równaniu różniczkowym zwyczajnym z osobliwym zaburzeniem, porównanie teorii warstwy przyściennej z rozwiązaniem ścisłym. Warstwa przyścienna na płaskiej płycie o zerowym kącie natarcia.

Przepływy, w których bezwładność płynu można zaniedbać. Równanie Stokes'a i jego zastosowania. Przepływ o małej liczbie Reynoldsa wywołany przez poruszające się ciało. Sztywna kula w ruchu jednostajnym. Poprawka Oseena. Wzór Stokes'a na siłę oporu, prędkość grawitacyjnego opadania.

Opadająca kropla innej cieczy, prędkość grawitacyjnego opadania. Wznoszący się pęcherzyk gazu. Dwuwymiarowy przepływ Stokes'a w narożu.

Przepływy w obracającym się układzie odniesienia. Wiatr termiczny. Twierdzenie Taylora-Proudmana. Kolumny Taylora. Przepływ geostroficzny. Liczby Rossby'ego i Eckmana.

Teoria nielepkiej płytkiej wody w układzie obracającym się. Zachowanie wirowości potencjalnej. Liniowa teoria fal na płytkiej wodzie.

Fale płaskie w warstwie o stałej głębokości. Fale w nieskończenie długim kanale o stałej głębokości. Związek dyspersyjny. Fale Kelvina. Fale Poincar'e. Promień Rossby'ego. Topograficzne fale Rossby'ego. Płaszczyzna β.

1. J. Bukowski, Mechanika Płynów.
2. C. Gołębiewski, E. Łuczywek, E. Walicki, Zbiór Zadań z mechaniki płynów.
3. Cz. Rymarz, Mechanika Ośrodków Ciągłych.
4. B. Średniawa, Hydrodynamika i Teoria Sprężystości.
5. D.J. Acheson, Elementary Fluid Dynamics.
6. G.K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics.
7. M.J. Lighthill, An informal Introduction to Theoretical Fluid Mechanics.
8. A.R. Patterson, A first Course in Fluid Dynamics.
9. 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

1. Pomiary w fizyce atmosfery. Ogólna charakterystyka przyrządów pomiarowych.

2. Pomiary wielkości charakteryzujących stan atmosfery: temperatura, ciśnienie atmosferyczne, wiatr.

3. Hydrometeorologia: wilgotność powietrza, parowanie, chmury, opady, hydrometria.

4. Optyka atmosfery: widzialność, aerozol atmosferyczny, promieniowanie niejonizujące w atmosferze.

5. Elektryczność atmosferyczna: pole elektryczne, jony, chmura burzowa.

6. Aerologia: pomiar wiatru górnego, radiosondy.

7. Metody teledetekcyjne: radar mikrofalowy, sodar, lidar.

8. Meteorologia satelitarna: obserwacje zachmurzenia, pomiar temperatury, światowy system obserwacji meteorologicznych (WWW).

1. T. Kopcewicz, Fizyka atmosfery.
2. E. Strauch, Metody i przyrządy pomiarowe w meteorologii i hydrologii.
3. J.V. Iribarne, H.R. Cho, Fizyka atmosfery.
4. Miernictwo elektryczne wielkości nieelektrycznych.
5. Atlas Chmur – IMGW.
6. Miernictwo meteorologiczne - tom 1 IMGW 1995.

Fizyka I-V.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 486 Meteorologia teoretyczna I

Wykładowca: dr Szymon Malinowski

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. Zasady termodynamiki. Układy zamknięte i otwarte. Funkcje stanu.

2. Termodynamika suchej atmosfery.

3. Woda w atmosferze. Przemiany fazowe. Ciepło utajone.

4. Kondensacja, parowanie i zamarzanie w atmosferze. Jądra kondensacji i krystalizacji.

5. Statyka atmosfery. Metoda cząstki i warstwy. Diagramy termodynamiczne.

6. Mieszanie mas powietrza.

7. Chmury i mechanizmy opadowe.

8. Promieniowanie w atmosferze. Promieniowanie krótko i długofalowe.

9. Transfer promieniowania. Efekt szklarniowy.

1. J.V. Iribarne, H.R. Cho, Fizyka Atmosfery.
2. J.V. Iribarne, Atmospheric thermodynamics.

Meteorologia ogólna.

Podstawy hydrodynamiki, Termodynamika.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 535 Metody przetwarzania danych meteorologicznych

Wykładowca: prof. dr hab. Krzysztof Haman

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205535

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Wiadomości wstępne

Przetwarzanie danych jako proces redukcji i selekcji dostępnych informacji. Pojęcie redundancji. Problem reprezentacji procesów atmosferycznych w różnych skalach. Rodzaje danych meteorologicznych i klimatologicznych. Informacja o organizacji zbierania, transmisji i przetwarzania danych meteorologicznych i klimatologicznych.

2. Przetwarzanie i analiza danych synoptycznych.

Weryfikacja i korekcja danych obserwacyjnych. Źródła i rodzaje błędów i przekłamań. Wykorzystanie redundancji dla detekcji i korekcji błędów.

Interpolacja danych liczbowych. Reprezentacja pól ciągłych i interpolacja do węzłów siatki regularnej. Główne techniki interpolacyjne - interpolacja liniowa, wielomiany, splajny. Współczynniki wagowe. Wykorzystanie danych klimatologicznych i prognostyc znych. Adaptacja i asymilacja danych niesynchronicznych.

Filtracja danych synoptycznych i jej związek z interpolacją. Analiza synoptyczna obiektywna i subiektywna. Rozkłady na komponenty ortogonalne.

Wizualizacja wyników przetwarzania i analizy. Nakładanie i animacja obrazów. Automatyczna analiza obrazów radarowych i satelitarnych.

3. Przetwarzanie i analiza danych klimatologicznych

Repetytorium podstaw probabilistyki, statystyki i teorii procesów stochastycznych. Pola losowe. Momenty statystyczne. Biały szum. Rozkłady kanoniczne procesów i pól losowych. Funkcje korelacyjne i autokorelacyjne.

Analiza szeregów czasowych. Rozkłady kanoniczne szeregów czasowych. Szeregi stacjonarne. Klasyczna analiza Fouriera. Widmo mocy. Problemy ukrytych okresowości. Problemy praktyczne analizy fourierowskiej. FFT. Szum czerwony i szum niebieski. Inne szereg i ortogonalne. Elementy analizy falkowej.

Analiza pól stochastycznych. Naturalne funkcje ortogonalne i ich zastosowania w analizie klimatologicznej. Pola jednorodne i izotropowe. Zastosowanie w tzw. Interpolacji obiektywnej pól synoptycznych.

R. Daley, Atmospheric Data Analysis.

Meteorologia doświadczalna, Metody matematyczne geofizyki.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 536 Meteorologia teoretyczna II

Wykładowca: dr Szymon Malinowski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 07.705536

Liczba punktów kredytowych: 6,5

Podstawowe zagadnienia meteorologii dynamicznej:

1. Analiza skal równania ruchu w układzie związanym z powierzchnią Ziemi. Przybliżenie geostroficzne, równania prognostyczne.
2. Cyrkulacja i wirowość. Wirowość potencjalna.
3. Wprowadzenie do turbulencji atmosferycznej. Wpływ warstwy granicznej na ruchy w większych skalach.
4. Przybliżenie quasi – geostroficzne.
5. Fale w atmosferze. Przybliżenie linowe.
6. Niestabilności. Niestabilność baroklinowa.
7. Cyrkulacje mezoskalowe. Cyrkulacja globalna.
8. Elementy numerycznych prognoz pogody.

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

Meteorologia teoretyczna I, Podstawy hydrodynamiki.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 539 Meteorologia stosowana

Wykładowca: dr Henryk Piwkowski (zimowy) i dr Lech Łobocki (letni)

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 3

Kod: 07.705539

Liczba punktów kredytowych: 15

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. Wykorzys tywanie 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. Bloka da. 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 E uropą; wyż skandynawski, wał wyżowy w zimie, cyrkulacja zachodnia, mało gradientowe pole ciśnienia w lecie, zbliżanie się do Polski z zachodu zatoki burzowej.

1. S. Petterseen, Weather analysis and forecasting.
2. S.P. Chromov, Osnovy sinopticeskoj meteorologii.
3. A.S. Zverev, Sinopticeskaja meteorologia.
4. Compendium of meteorology, vol.1, part 3 - Synoptic meteorology, WMO - No. 364, 1978.
5. R.K. Anderson, The use of satellite pictures in weather analysis and forecasting. Techn. Note No.124, WMO - No. 333.
6. 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: doc. dr hab. Janusz 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, parowanie, stosunek Bowena.

5. Konwekcyjna warstwa graniczna:

Struktura warstwy, zmiany w ciągu dnia, model Tennekesa.

6. Stabilna warstwa graniczna:

Struktura warstwy, ewolucja, dolny prąd strumieniowy.

1. R. Stull, An introduction to boundary layers meteorology.
2. J.R. Garrat, The atmospheric boundary layer.

Meteorologia teoretyczna.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 479 Geologia

Wykładowca: prof. dr hab. Jan Kutek

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.204479

Liczba punktów kredytowych: 10

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

1. Czym zajmuje się mechanika ośrodków ciągłych? Związki z mechaniką statystyczną i teorią kineyczną. 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 równolegle 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.

1. D.J. Acheson, Elementary fluid dynamics.
2. G.K. Batchelor, An introduction to fluid dynamics.
3. M.J. Lighthill, An informal introduction to theoretical fluid mechanics.
4. R. Patterson, A first ccourse in fluid dynamics.
5. M. Van Dyke, An album of fluid motion.
6. Cz. Rymarz, Mechanika ośrodków ciągłych.

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

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:

1. Równania różniczkowe cząstkowe (I-go rzędu liniowe i nieliniowe, liniowe II-go rzędu trzech typów klasyfikacyjnych: hiperboliczne, paraboliczne i eliptyczne),
2. Metody przestrzeni Hilberta (równania całkowe, problem Sturma-Liouville'a, problemy wariacyjne,...)
3. Metody stochastyczne (podstawowe pojęcia probabilistyczne i wprowadzenie do procesów stochastycznych).

Proponowane podręczniki:

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)

Wykładowca: dr hab. Leszek Czechowski

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 war unki 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 (pop rzeczne, podłużne i fale powierzchniowe), załamanie i odbicie fal, fala boczna. Ośrodki o bardziej skomplikowanej reologii: ośrodek Makswella i Kelwina. Pęknięcia i dyslokacje w ośrodku ciągłym: metody opisu i proste przykłady.

1. M. Malvern, Mechanics of Continuous Media.
2. 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

Wykładowca: 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

Układ Słoneczny i Układ Planetarny jako jego część. Skale przestrzenne, czasowe i energetyczne zjawisk występujących w tych układach. Klasyfikacja ciał Układu Słonecznego według ich rozmiarów i gęstości średniej. Ciała drobne: obłok Oorta, pas Kuip era, obiekty typu Centaur.

Elementy zagadnień związanych z oddziaływaniem Słońce - planety (Słońce - Ziemia). Prawa Keplera. Relacje okres obiegu - okres rotacji (rezonanse, rotacja synchroniczna z obiegiem). Nachylenia osi planet: zwrotniki, koła podbiegunowe, pory roku. Stała słoneczna. Albedo. Temperatury powierzchni planet. Porównania strumienia energii przychodzącej od Słońca i z wnętrza planety. Ucieczka atmosfer planetarnych (wzór Jeans'a).

Pole grawitacyjne Ziemi i planet. Rozwinięcie potencjału na szereg harmonik sferycznych. Rozwiązania przybliżone i ich zastosowanie do Ziemi z uwzględnieniem jej rotacji: figura Ziemi, rozkład przyspieszenia grawitacyjnego na powierzchni Ziemi. Precesj a. Pływy. Granica Roche'a (przykład: kometa SL9).

Powierzchnie planet i satelitów. Główne rezultaty misji planetarnych. Zmienność powierzchni (ich odnawialność) na drodze konwekcji (Ziemia: tektonika płyt), zjawisk przypowierzchniowych (wulkanizm, erozja) lub zjawisk zderzeniowych.

Pochodzenie Układu Słonecznego. Wiek Układu (wzór Kelwina, datowanie izotopowe). Występowanie pierwiastków we Wszechświecie, gwiazdach (Słońcu), mgławicy przedplanetarnej, meteorytach (ich klasyfikacja), planetach, sekwencja kondensacyjna; akrecja plan et, ich satelitów oraz komet. Modelowanie akrecji: zjawiska zderzeniowe, niestabilności grawitacyjne. Skale zderzeń; zderzenia gigantyczne (pochodzenie Księżyca), zderzenia katastroficzne.

Model planety sferycznie symetrycznej: rozkłady ciśnienia, temperatury, przyspieszenia grawitacyjnego. Akrecja jako źródło energii wewnętrznej planet.

Warstwowe modele planet. Ziemia: rozkłady różnych parametrów (gęstość, ciśnienie, temperatura, skład, granice składu, granice fazowe, temperatura topnienia, prędkości fal podłużnych i fal poprzecznych, parametry materiałowe). Model PREM.

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 znacz nie.

1. F.D. Stacey, Physics of the Earth.
2. R.J. Teysseyre, J. Leliwa-Kopystyński, B. Lang, Evolution of the Earth and other Planetary Bodies.
3. P. Artymowicz, Astrofizyka układów planetarnych.

Termodynamika lub Fizyka statystyczna I.

Astrofizyka.

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 541 Sejsmologia

Wykładowca: prof. dr hab. Marek Grad

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205541

Liczba punktów kredytowych: 10

1. Sejsmiczność Ziemi. Przestrzenny rozkład ognisk trzęsień Ziemi; sejsmometria; magnituda i energia trzęsienia Ziemi; skala Mercalego i Richtera; teoria sejsmografu; sieci stacji sejsmologicznych.
2. Własności sprężyste skał. Moduły sprężystości; gęstość i porowatość; anizotropia prędkości; własności sprężyste skał w wysokich temperaturach i ciśnieniach.
3. Fale sprężyste. Podstawy teoretyczne; równanie ruchu w ośrodku ciągłym; fale objętościowe P i S; fale powierzchniowe; metoda promieniowa; hodografy teoretyczne, amplitudy i sejsmogramy syntetyczne fal w wielowarstwowych ośrodkach niejednorodny ch; program SEIS83.
4. Modele ognisk i prognozowanie trzęsień Ziemi. Model siły punktowej, pary sił i podwójnej pary sił; promieniowanie źródła sejsmicznego; procesy w ognisku trzęsienia Ziemi; sekwencje wstrząsów; prognozowanie statystyczne; zjawiska poprzedzające.
5. Budowa wnętrza Ziemi. Równanie promienia sejsmicznego w sferycznie symetrycznej Ziemi; parametryczna postać hodografu; metoda Wicherta-Herglotza; hodograf Jeffreysa-Bullena; fale we wnętrzu Ziemi; budowa Ziemi.
6. Sejsmologia strukturalna. Struktura skorupy i górnego płaszcza Ziemi; metoda refleksyjna i refrakcyjna; głębokie sondowania sejsmiczne; tomografia sejsmiczna.

1. D. Gubbins, Seismology and plate tectonics.
2. K. Aki, P.G. Richards, Quantitative seismology: theory and methods.
3. E. Stenz, M. Mackiewicz, Geofizyka ogólna.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 542 Geomagnetyzm

Wykładowca: dr Jan Błęcki (semestr zimowy) i dr Lech Krysiński (semestr letni)

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205542

Liczba punktów kredytowych: 10

Historyczne wprowadzenie do tematyki badań magnetyzmu Ziemi, ogólne informacje o metodologii pomiarów pola magnetycznego, szeroki i szczegółowy opis własności głównego pola magnetycznego Ziemi (część pola o źródłach wewnętrznych), dyskusja problema tyki dotyczącej natury wewnętrznego magnetyzmu Ziemi, ogólne informacje o zewnętrznych zjawiskach magnetycznych i wprowadzenie do tematyki badań magnetycznych własności skał i badań archeomagnetycznych.

1. E. Stenz, M. Mackiewicz, Geofizyka ogólna.
2. M. Westphal, Paleomagnetyzm i własności magnetyczne skał.
3. Fizyka i ewolucja wnętrza Ziemi, red. R. Teisseyre, t. II.
4. L. Krysiński, Pochodzenie pola magnetycznego Ziemi - historia badań i obecny stan poglądów, Przegląd Geofizyczny XLI (1996), zeszyt 3, str. 193-218.
5. F.D. Stacey, Physics of the Earth.
6. P. Melchior, The Physics of the Earth's Core - An Introduction.
7. R.T. Merrill, M.W. McElhinny, Ph.L. McFadden, The magnetic field of the Earth – paleomagnetism, the core and the deep mantle.
8. Geomagnetism, red. J.A. Jacobs, vol. 1-4.

Fizyka I, II, III, IV, Wstęp do geofizyki, Elektrodynamika ośrodków materialnych (lub Elektrodynamika klasyczna) i wykłady matematyczne (włączając MMF, MMG).

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

Przedmiot: 543 Geotermodynamika

Wykładowca: dr hab. Leszek Czechowski

Semestr: zimowy

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, ra diacyjne, 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 wi dzenia 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 m ałych planet i jej wpływ na procesy ewolucji. Konwekcja w jądrze Ziemi: podstawowe informacje o mechanizmie generacji pola magnetycznego.

1. L. Czechowski, Tektonika płyt i konwekcja w płaszczu Ziemi,
2. odpowiednie rozdziały monografii: Physics and evolution of the Earth's Interior (ed. R. Teisseyre).

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

Zaliczenie ćwiczeń, referat i egzamin ustny.

Przedmiot: 544 Geofizyka satelitarna i grawimetryczna

Wykładowca: prof. dr hab. Barbara Kołaczek

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205544

Liczba punktów kredytowych: 5

A. Ruch obrotowy Ziemi

1. Podstawy teoretyczne ruchu obrotowego Ziemi
2. Współczesne metody wyznaczeń parametrów ruchu obrotowego i ich zmian czasowych z obserwacji satelitarnych (laser, GOS, Doppler i radio).
3. Precyzyjne fundamentalne układy współrzędnych ziemskich, ich czasowe zmiany.
4. Charakterystyka zmian szybkości ruchu obrotowego Ziemi (długość doby).
5. Charakterystyka zmian ruchu bieguna.
6. Zmiany momentu pędu atmosfery i oceanu i ich korelacje ze zmianami ruchu obrotowego Ziemi.

B. Grawimetria

1. Pole grawitacyjne Ziemi. Geoida. Elipsoida normalna. Grawimetria. Anomalia grawimetryczna. Całka Stokse’a.
2. Dynamika ruchu satelitów i wyznaczanie parametrów pola grawitacyjnego ze zmian orbity.
3. Wyznaczanie pozycji za pomocą satelitów. Pomiary: laserowe, GPS, PRARE, GLONASS.
4. Inne metody: SST, altimetria satelitarna, gradiometria, systemy inercjalne.
5. Pływy morskie i ziemskie.
6. Modele Ziemi, tektonika płyt i zmiany poziomu morza.

1. Gravity and low-frequency geodynamics, red. R. Teisseyre, t. IV.
2. H. Monitz, I. Meuller, Earth rotation-theory and observations.
3. K. Lambeck, The Earth's variable rotation, geophysical causes and consequences.
4. J. Kovalevsky, I.I. Mueller, B. Kołaczek, Reference frames in astronomy and geophysics.
5. J.O. Dickey, Contributions of space geodesy to geodynamics: Earth dynamics, eds. D. Smith, D.L. Turcotte, Geodyn. Series, Vol. 24.
6. W. de Gruyter, Satellite geodesy.
7. V.N. Zharkov, S.N. Molodensky, A. Brzeziński, E. Groten , P. Varga, The Earth and its rotation.

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

Zaliczenie ćwiczeń i egzamin ustny.

Przedmiot: 492 Detektory promieniowania jonizującego

Wykładowca: dr hab. Teresa Tymieniecka

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.504492

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 kosmiczny ch, jak również wiele działów w fizyce stosowanej (w zastosowaniach medycznych, dozymetrii, ochronie radiologicznej, chemii nuklearnej, w badaniach geologicznych).

1. Podsumowanie podstawowych zjawisk zachodzących przy przejściu cząstek przez materię, które mogą być wykorzystane przy detekcji promieniowania jonizującego; zasady opracowywania danych z detektora (efektywność detekcji, zdolności rozdzielcze, ka libracja, promieniowanie tła, szumy aparatury, zniszczenia radiacyjne).
2. Omówienie podstawowych technik detekcji promieniowania jonizującego: scyntylatory, komory jonizujące, detektory półprzewodnikowe i promieniowania Czerenkowa, detektory śladowe ciała stałego (emulsje jądrowe, miki, plastiki, szkła), dozymetry (m. in . termoluminescencyjne) oraz komory pęcherzykowe, detektory przegrzanych kropel, detektory z granulek nadprzewodzących oraz technik detekcji jak folie aktywowane.
3. Projektowanie eksperymentów, współpraca różnego typu detektorów i związane z tym problemy.

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

1. Konspekty wykładów dostępne w bibliotece IFD.
1. W.R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer.
1. C.F.G. Delaney, E.C. Finch, Radiation Detectors.

Fizyka III i IV.

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).

Wykładowca: dr hab. Teresa Tymieniecka

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.504493

Liczba punktów kredytowych: 2,5

W ramach wykładu prezentowane będą zasady budowy dużych układów eksperymentalnych w fizyce wysokich energii oraz metody rekonstrukcji i opracowania statystycznego zarejestrowanych oddziaływań. W poszczególnych częściach wykładu dyskutowane będ ą: techniki odczytu i przetwarzania sygnału wraz z omówieniem stosowanych elementów elektronicznych, różne rodzaje układów wyzwalania i filtrowania danych, metody budowy złożonych układów pomiarowych, najczęściej używane algorytmy do rekonstrukcji zd arzeń i szukania najlepszych parametrów opisujących oddziaływanie, zastosowania metod symulacyjnych do testowania algorytmów, algorytmy używane do analizy statystycznej i metody koordynacji stosowania układów dużych programów.

Założeniem wykładu jest przekazanie informacji pomocnych dla fizyka uczestniczącego w analizie danych lub projektowaniu dużego eksperymentu z fizyki wysokich energii.

Wykład jest kontynuacją wykładu "Detektory promieniowania jonizującego" i jest przeznaczony dla studentów IV i V roku oraz dla doktorantów specjalizujących się w fizyce jądrowej wysokich energii.

1. B.K. Bock, H. Grote, D. Notz, M. Regler, Data analysis techniques for high-energy physics experiments.
2. W.R. Leo, Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments.

Elementy fizyki cząstek elementarnych, Detektory promieniowania jonizującego, Electron scattering experiments.

Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Kolokwium/egzamin.

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

Celem wykładu jest pogłębienie i poszerzenie tej wiedzy przez zrozumienie podstawowych pojęć i procedur przedmiotu.

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 doświa dczalnych 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 niez ależne, 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 przedziałow ej) 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.

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: prof. dr hab. Witold Kurcewicz, dr hab. Ernest Piasecki, dr hab. Andrzej Płochocki, prof. dr hab. Jan Żylicz

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 1

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.507495

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Program:

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin.

Przedmiot: 496 Procesy stochastyczne w materii skondensowanej

Wykładowca: dr hab. Ryszard Kutner

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.204496

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Celem zajęć jest omówienie stochastycznych procesów Markowa oraz procesów niemarkowowskich, a przede wszystkim ich roli w różnych zagadnieniach fizyki materii skondensowanej. W związku z tym dyskutuję twierdzenia graniczne: Centralne Twierd zenie Graniczne oraz niegaussowskie twierdzenia graniczne spełniające niegaussowskie prawa skalowania np. przedstawiam z jednej strony ruchy Browna a z drugiej błądzenia Lévy'ego. Ogólnie rzecz biorąc, najwięcej miejsca poświęcam błądzeniom przypadko wym w czasie ciągłym co daje narzędzie do badania realnych procesów stochastycznych zachodzących nie tylko w fizyce ale np. w biofizyce i biochemii oraz poza fizyką np. w ekonofizyce.

Część I. Błądzenia nieskorelowane: np. ruchy Browna cząsteczek zawiesiny, liniowa zależność dyspersji od czasu. Procesy Markowa: równanie mistrzowskie - warunki równowagi szczegółowej a osiąganie stanu równowagowego; rozwinięcie Kramersa-Moy ala, równanie Fokkera-Plancka, dyfuzja Ficka, prawa rozpraszania np. termicznych neutronów. Centralne Twierdzenie Graniczne: rozkład Gaussa.

Część II. Błądzenia skorelowane np. polimerów: superdyfuzja w tym dyfuzja balistyczna oraz hiperdyfuzja – złamanie Centralnego Twierdzenia Granicznego. Model błądzenia przypadkowego z pamięcią, funkcja rozkładu czasów oczekiwania. Uogólnione rów nanie mistrzowskie zawierające jądro pamięci; fotoprąd w układzie nieuporządkowanym: subdyfuzja. Błądzenia fraktalne: błądzenia Weierstrassa oraz błądzenia Lévy’ego, błądzenia zanieczyszczeń w przepływach turbulentnych - doświadczenie Swinneya i in. Stabi lne Prawo Lévy'ego; błądzenia fraktalne jako zjawisko krytyczne: prawa skalowania, renormalizacja. Błądzenie na fraktalach, fraktale i wielofraktale stochastyczne. Sprzężenie czasoprzestrzenne w hierarchicznym świecie Mandelbrota: dyfuzyjny diagram fazowy , twierdzenie o zupełności.

1. J. Klafter, M. Shlesinger, G. Zumofen, Beyond Brownian Motion, Physics Today, February 1996, str 33.

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

3. M. Fisz, Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna.

4. E.W. Montroll, M.F. Shlesinger, On the wonderful world of random walks, rozdz. I w Nonequilibrium Phenomena II. From Stochastics to Hydrodynamics.

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

6. D. Stauffer, Introduction to Percolation Theory.

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

8. Lévy Flights and Related Topics in Physics, Lecture Notes in Physics, Vol.450.

9. Anomalous diffusion: from basis to applications, Lecture Notes in Physics, eds. R. Kutner, A. Pękalski, Springer, Berlin, 1998.

Termodynamika, Fizyka statystyczna I.

Egzamin

Przedmiot: 497 Symulacje w materii skondensowanej

Wykładowca: 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.

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.

1. D. Potter, Metody obliczeniowe fizyki.
2. S.E. Koonin, Computational physics.
3. Monte Carlo methods in statistical physics, Topics in Current Physics t. VII, red. K. Binder.
4. Applications of the Monte Carlo methods in statistical physics, Topics in Current Physics, vol 36, red. K. Binder.
5. R.W. Hockney, J.W. Eastwood, Computer simulation using particles.
6. A. Björck, G. Dahlquist, Metody numeryczne.
7. A. Krupowicz, Metody numeryczne zagadnień początkowych równań różniczkowych zwyczajnych.
8. R. Kutner, Elementy mechaniki numerycznej.

Programowanie, Analiza matematyczna, Mechanika klasyczna, Fizyka statystyczna lub Termodynamika.

Metody numeryczne.

Egzamin.

Przedmiot: 502 Electron scattering experiments (wykład w języku angielskim)

Wykładowca: prof. dr hab. Janusz Zakrzewski

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.505502

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład będzie prowadzony po angielsku, dla studentow III, IV i V roku zainteresowanych pogłębieniem znajomości fachowych terminów angielskich.

Tematyka wykładów będzie obejmować oddziaływania elektronów wielkich energii w eksperymentach prowadzonych w DESY (Hamburg). Zostaną omówione akceleratory wiązek przeciwbieżnych (Colliders), detektory służące do rejestracji cząstek oraz najważniejs ze wyniki doświadczalne wraz z ich interpretacją teoretyczną. Zwróci się uwagę na eksperymenty z udziałem fizyków polskich z ośrodków naukowych w Krakowie i Warszawie.

1. Introduction.

2. Colliders at DESY.

3. TESLA Project.

4. HERA Project.

5. Selected Results.

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

Elementy fizyki cząstek elementarnych .

Wpis do indeksu na podstawie obecności na wykładach.

Przedmiot: 530 Nieliniowe przetwarzanie obrazów

Wykładowca: prof. dr hab. Tomasz Szoplik

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 13.205530

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Wstęp o układach liniowych: zasada superpozycji, odpowiedź impulsowa, funkcja przenoszenia modulacji. Splot, korelacja. Liniowość optycznych układów obrazujących.
2. Zdolność rozdzielcza. Apertura syntetyczna.
3. Przetwarzanie obrazów w płaszczyźnie Fouriera i w płaszczyźnie obrazu. Obraz cyfrowy próbkowany przestrzennie i kwantowany natężeniowo.
4. Nieliniowe przetwarzanie obrazów w płaszczyźnie Fouriera: filtracja widma, modulacja theta, pseudokolorowanie, przetwarzanie półtonowe.
5. Klasyczne, cyfrowe filtry nieliniowe do wzmacniania krawędzi.
6. Nieliniowe filtry porządkujące. Definicje filtrów typu L, R, M oraz różnych medialnych. Działanie filtrów porządkujących na szum, krawędzie oraz linie. Kryteria oceny działania filtrów. Twierdzenia o filtrach medialnych.
7. Dekompozycja progowa. Optyczna metoda liczenia lokalnych histogramów.
8. Przetwarzanie morfologiczne. Podstawowe operacje, podstawowe filtry. Tworzenie filtrów trzystopniowych, zasada idempotencji. Algorytmy wzmacniania szczegółów i krawędzi.
9. Procesory optoelektroniczne i ich architektura. Różne rodzaje korelatorów z oświetleniem spójnym i niespójnym. Procesory hybrydowe z przestrzennymi modulatorami światła.
10. Zastosowania do przetwarzania zdjęć satelitarnych, lotniczych, rentgenowskich i innych.
11. Przetwarzanie zdjęć wielowymiarowych (multispektralnych). Klasyfikacja nadzorowana.

1. I. Pitas, A.N. Venetsanopoulos, Nonlinear digital filters. Principles and applications.
2. J. Serra, Image analysis and mathematical morphology.
3. P. Maragos, R.W. Schafer, Morphological filters, IEEE Trans Acoust Speech Signal Processing ASSP-35 (1987) 1153-1184.
4. Morphological image processing. Principles and optoelectronic implementations, red. T. Szoplik, SPIE Milestone series, vol. 127, Bellingham (1996).

Optyka fourierowska, Optyczne przetwarzanie informacji.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 531 Metody korelacyjne w optycznym rozpoznawaniu obrazów

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

1. Filtracja dopasowana: podejście klasyczne, podejście stochastyczne.
2. Korelatory optyczne: różne architektury, kryteria oceny pracy korelatora.
3. Filtry rozpoznające: filtry proste i ich parametry, filtry złożone, multikryteria.
4. Korelacja nieliniowa.
5. Niezmienniczość w metodach korelacyjnych: ze względu na przesunięcie, obrót, skalę, oświetlenie, kontrast, dystorsję.
6. Elementy optoelektroniczne w procesorach korelacyjnych: przestrzenne modulatory światła, kamera CCD, optoelektroniczny element progujący.
7. Programowalne korelatory optoelektroniczne pracujące w tzw. czasie rzeczywistym.
8. Kodowanie filtrów rozpoznających; metody optymalizacyjne.
9. Optyczna pamięć skojarzeniowa: rozpoznawanie obrazów częściowo przesłoniętych.
10. Praktyczne zastosowanie metod korelacyjnych w rozpoznawaniu obrazów.

Wykład przeznaczony jest przede wszystkim dla studentów specjalizacji Optyka fourierowska i przetwarzanie informacji.

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 słucha czy. Wiadomości podstawowe z dziedziny optycznego przetwarzania informacji i optyki statystycznej można znaleźć w:

1. K. Gniadek, Optyczne przetwarzanie informacji.
2. J.W. Goodman, Optyka statystyczna.

Optyka fourierowska - egzamin, Optyczne przetwarzanie informacji – 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:

1. Fenomenologia rozwoju chmur konwekcyjnych Cu cong. i Cb.

Cykl rozwojowy chmur jednokomórkowych Cu i Cb. Struktura prądów wstępujących i zstępujących. Mechanizmy generacji podtrzymywania prądów zstępujących. Rola opadu w dynamice prądów zstępujących. "Downburst". Rola gradientu wiatru w rozwoju chmur konwekcy jnych. Układy wielokomórkowe i ich propagacja. Superkomórki i ich propagacja. Rola opadu w mechanizmie propagacji chmur wielokomórkowych.

2. Fenomenologia układów chmur konwekcyjnych

Rola konwergencji poziomej jako prekursora rozwoju konwekcji i czynnika stabilizującego konwekcję. Konwekcja mezoskalowa (quasihydrostatyczna). Linie i grzędy chmurowe. Oddziaływanie pomiędzy falami grawitacyjnymi i konwekcją. Linie szkwałowe. Mezoskal owe kompleksy konwekcyjne (MCC). Sprężenia pomiędzy konwekcją chmurową (wypornościową) i mezoskalową (quasihydrostatyczna ). CIFK i CISK.

3. Modelowanie matematyczne chmur i układów chmur konwekcyjnych.

Równania ruchu w formie ogólnej. Filtracja fal akustycznych. Aproksymacja Businnesq'a i anelastyczna. Układy współrzędnych stosowane w modelowaniu chmur. Informacja o metodach numerycznych stosowanych w modelach chmurowych. Warunki początkowe i brzegow e oraz związane z nimi ograniczenia. Parametryzacja procesów podskalowych (turbulencji). Parametryzacja procesów opadowych (w szczególności parametryzacja Kesslera). Problemy parametryzacji konwekcji w modelach wielkoskalowych. Przykłady modeli chmurowych .

Proponowane podręczniki:

1. R.A. Houze, Cloud dynamics
2. W.R. Cotton, I.R.A. Anthes, Storm and cloud dynamics
3. F.H. Ludlam, Clouds and storms

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Meteorologia teoretyczna

Wpis do indeksu 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.

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 podsta wę zagadnień współczesnego magnetyzmu. Zakłada się, że po wysłuchaniu wykładu student będzie mógł poruszać się po aktualnej literaturze magnetycznej.

1. C. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego.
2. A.H. Morrish, Fizyczne podstawy magnetyzmu.
3. R.M. White, Kwantowa teoria magnetyzmu.
4. D.C. Mattis, Theory of magnetism.

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Fizyka II- elektryczność i magnetyzm, Mechanika kwantowa I.

Egzamin ustny.

Przedmiot: 549 Wybrane zagadnienia magnetyzmu i nadprzewodnictwa

Wykładowca: dr hab. Andrzej Golnik

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 13.205549

Liczba punktów kredytowych: 2,5

Magnetyzm metali

- diamagnetyzm Landaua, paramagnetyzm Pauliego, antysymetryzacja funkcji falowej, magnetyzm pasmowy, model Stonera

Nadprzewodnictwo

- oddziaływanie elektron-fonon, teoria BCS nadprzewodnictwa, przerwa energetyczna

- efekt Meissnera, nadprzewodnictwo II rodzaju, sieć wirów, prądy krytyczne, model Beana

- nadprzewodniki wysokotemperaturowe

1. H. Ibach, H. Lüth, Fizyka Ciała Stałego.
2. M. Cyrot, D. Pavuna, Wstęp do nadprzewodnictwa, Nadprzewodniki wysokotemperaturowe.

Fizyka Ciała Stałego, Wstęp do fizyki magnetyzmu

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Egzamin ustny.