Przedmiot: 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: 1101-404-1

Liczba punktów kredytowych: 2,5

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

1. Wiadomości wstępne: układ jednostek ħ = 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 (CKM).
4. Zasady zachowania w fizyce cząstek. Zachowanie zapachów: S, C, B, T. Parzystość P, parzystość ładunkowa C, parzystość G, parzystość kombinowana CP. Wnioski z zasady zachowania izospinu w oddziaływaniach silnych (formalizm Szmuszkiewicza).
5. System neutralnych kaonów, oscylacje dziwności, regeneracja składowej krótkożyciowej. Niezachowanie parzystości CP.
6. Oscylacje neutrin słonecznych i atmosferycznych. Eksperymenty Superkamiokande, SNO i inne. Macierz mieszania Maki-Nakagawy-Sakaty (MNS).
7. Kinematyka oddziaływań. Wnioski z transformacji Lorentza. Zmienna x Feynmana, Pospieszność (rapidity) i pseudopospieszność (pseudorapidity). Rozpraszanie leptonów na hadronach. Zmienna x Bjorkena. Rozpraszanie głębokonieelastyczne (DIS).
8. Elementy analizy fal cząstkowych (PWA) w eksperymentach formacji.
9. Przegląd danych doświadczalnych dotyczących produkcji cząstek w oddziaływaniach lepton-lepton, lepton-hadron, hadron-hadron (Przekroje czynne, krotności).

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

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin.

Przedmiot: 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: 1101-404-2

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:

1. Aspekty integracyjne eksperymentów w fizyce cząstek.
2. Podstawowe wyniki doświadczalne świadczące o poprawności modelu standardowego (badania oddziaływań e+e-, ep i hadron-hadron, dokładne testy modelu standardowego w rozpadach Z0).
3. 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 szczegółowo.

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).

Egzamin.

Przedmiot: III Pracownia fizyczna fizyki jądra atomowego

Kierownik: prof. dr hab. Krystyna Siwek-Wilczyńska

Semestr: zimowy

Liczb godzin wykł./tydz.: 0

Liczb godzin ćw./tydz.: 12

Kod: 1101-407

Liczba punktów kredytowych: 15

• Szkolenie z ochrony radiologicznej związane z pracą z promieniowaniem jonizującym.
• Poznanie elementów pracy eksperymentalnej - produkcja tarcz, próżnia akceleratorowa, separator izotopów.
• Zapoznanie się z nowoczesnymi urządzeniami pomiarowymi - cyfrowe oscyloskopy.
• Wykonanie 1 lub 2 ćwiczeń w zależności od ich trudności. Ćwiczenia pozwalają zapoznać się z współczesnymi metodami pomiarowymi stosowanymi w fizyce jądrowej.

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

Zaliczenie II pracowni (a) i (b) oraz zdanie egzaminu ze Wstępu do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Zaliczenie ćwiczeń na ocenę.

Przedmiot: Fizyka jądra atomowego

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

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-408

Liczba punktów kredytowych: 5

A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego.

T. Mayer-Kuckuk, Fizyka jądrowa.

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

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

Egzamin ustny.

Przedmiot: 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: 1101-504

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. 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. Wzór Hausera-Feshbacha. Gęstość poziomów jądrowych. Model równoodległych poziomów jednocząstkowych. Zależności spinowe gęstości poziomów jądrowych.
8. Krótki przegląd metod detekcji cząstek naładowanych. Teleskopy półprzewodnikowe. Metoda czasu przelotu.
9. Jądro złożone dla reakcji wywołanych przez ciężkie jony. Ograniczenia reakcji pełnej fuzji. Siła kontaktowa. Model krytycznego promienia. Model krytycznego momentu pędu. Synteza jąder ciężkich. Kanały rozpadu układu złożonego. Konkurencja rozszczepienie-wyparowanie.
10. Reakcje niepełnej fuzji 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. Doświadczalny dowód odchylania do kątów ujemnych. Mechanizm dyssypacji energii i krętu. Potencjały oddziaływania jądro-jądro. Wielowymiarowy model trajektorii dla reakcji głęboko nieelastycznych i fuzji.
14. Rozszczepienie jąder atomowych. Warunki rozszczepialności. Bilans energii. Krzywe wzbudzenia. Rozkłady masowe produktów. Kształt bariery rozszczepienia. Poprawka powłokowa Strutinskiego. Prawdopodobieństwo rozszczepienia. Czasy życia nuklidów rozszczepiających się.
15. Reakcje jądrowe przy energiach średnich i niskich-relatywistycznych. Kinematyka: śpieszność i jej własności. Efekty kolektywne. Płaszczyzna reakcji. Rodzaje pływów. Opis teoretyczny: Zarys metod BUU i QMD. Równanie stanu materii jądrowej. Multifragmentacja. Produkcja nowych cząstek.

P. Fröbrich, R. Lipperheide, Theory of nuclear reactions.

E. Gadioli, P. Hodgson, Preequilibrium nuclear reactions, rozdz.1-4.

L.P. Csernai, Introduction to relativistic heavy ion collisions.

T. Mayer-Kuckuk, Fizyka jądrowa.

A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego.

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

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

Egzamin.

Przedmiot: Optyka instrumentalna

Wykładowca: prof. dr hab. Czesław Radzewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-413A

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

W. Demtroder, Spektroskopia laserowa.

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: Atomy, cząsteczki, klastery

Wykładowca: prof. dr hab. Paweł Kowalczyk

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-413B

Liczba punktów kredytowych: 2,5

P.W. Atkins, Molekularna mechanika kwantowa.

F.A. Cotton, Teoria grup. Zastosowania w chemii.

A.S. Dawydow, Mechanika kwantowa.

M. Hamermesh, Teoria grup w zastosowaniu do zagadnień fizycznych.

A. Gołębiewski, Elementy mechaniki i chemii kwantowej.

W. Kołos, Chemia kwantowa.

W. Kołos, J. Sadlej, Atom i cząsteczka.

G.K. Woodgate, Struktura atomu.

P. Kowalczyk, Fizyka cząsteczek.

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

Egzamin ustny.

Przedmiot: Fizyka laserów

Wykładowca: prof. dr hab. Czesław Radzewicz

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-413C

Liczba punktów kredytowych: 2,5

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

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

P.W. Miloni and J.H. Eberly, Lasers.

O. Svelto, Principles of Lasers.

A. Siegman, Introduction to Lasers.

K. Schimoda, Wstęp do Fizyki Laserów.

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%).

Course: Laser spectroscopy

Lecturer: prof. dr hab. Paweł Kowalczyk

Semester: summer

Lecture hours per week: 2

Class hours per week: 0

Code: 1101-413D-A

Credits: 2,5

The aim of this course is to present and discuss the most important experimental techniques of laser spectroscopy and their applications.

• Spectroscopy – a historical outline

• Doppler-limited laser spectroscopy:

- absorption spectroscopy

- excitation spectroscopy

- intracavity absorption

- ionisation spectroscopy

- optogalvanic spectroscopy

- optoacoustic spectroscopy

- optothermal spectroscopy

- cavity ringdown spectroscopy (CRDS)

- multiphoton spectroscopy

- optical pumping and double resonance spectroscopy

- population labelling and polarisation labelling of levels with laser light

- laser induced fluorescence (LIF)

• Laser Raman spectroscopy

- spontaneous Raman scattering

- stimulated Raman scattering

- coherent anti-Stokes Raman spectroscopy (CARS)

- hyper-Raman effect

• Methods of Doppler-free spectroscopy

- laser spectroscopy in atomic and molecular beams

- supersonic beams

- fast ion beams

- saturation spectroscopy

- polarisation spectroscopy

- Doppler-free two-photon and multiphoton spectroscopy

• Time-resolved laser spectroscopy

- observation of fluorescence decay

- delayed coincidence technique

- phase shift method

- lifetime measurements in fast beams

- Hanle effect

- level crossing spectroscopy

- quantum beat spectroscopy

- picosecond and femtosecond spectroscopy

- laser femtochemistry

• Laser cooling and trapping of atoms, applications (including Bose-Einstein condensation)

• Photoassociation spectroscopy of molecules

• Applications of laser spectroscopy in chemistry, biology, medicine, environmental research and engineering.

W. Demtröder, Laser spectroscopy (also in Polish translation).

A. Corney, Atomic and laser spectroscopy.

Quantum mechanics I or Quantum physics, Introduction to optics and solid state physics.

Test / oral examination.

Course: Introduction to nonlinear optics

Lecturer: dr hab. Marek Trippenbach

Semester: summer

Lecture hours per week: 2

Class hours per week: 2

Code: 1102-523

Credits: 5

This course is meant to provide basics of theoretical nonlinear optics. It is focused on the propagation phenomena: derivation of propagation equation in nonlinear media, harmonic generation, parametric processes, scattering, self focusing of optical beams and resonant phenomena. It is addressed to the students interested in the theory and experiments in modern optics.

Yariv, Nonlinear Optics.

Shen, Introduction to Nonlinear Optics.

Boyd, Nonlinear Optics.

Basic knowledge of optics, quantum physics.

Written exam.

Przedmiot: Fizyka ciała stałego

Wykładowca: prof. dr hab. Roman Stępniewski

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-417

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Program wykładu obejmuje podstawowe zagadnienia fizyki ciała stalego:

1. Opis struktury energetycznej stanów elektronowych w kryształach, pasma energetyczne.
2. Przybliżenie masy efektywnej.
3. Metale, półprzewodniki, izolatory.
4. Półprzewodnikowe struktury obniżonego wymiaru. Pólprzewodnikowe studnie, druty i kropki kwantowe.
5. Domieszki w półprzewodnikach.
6. Drgania sieci krystalicznej, fonony.
7. Transport nośników prądu, zlinearyzowane równanie Boltzmanna
8. Zjawiska optyczne w półprzewodnikach. Dynamiczna funkcja dielektryczna. Osobliwości van Hoove. Ekscytony swobodne i związane. Magnetooptyka na swobodnych nośnikach i międzypasmowa.
9. Zjawiska kwantowe w strukturach półprzewodnikowych o obniżonej wymiarowości. Kwantowy Efekt Halla.

Głównym celem tego wykładu jest opanowanie podstawowej wiedzy z Fizyki Półprzewodników; przygotowanie do wykonania pracy magisterskiej w Zakładzie Fizyki Ciała Stałego IFD.

Ch. Kittel, Wstęp do fizyki ciała stałego.

P. Yu, M. Cardona, Fundamentals of Semiconductors.

J.M. Ziman, Wstęp do teorii Ciała Stałego.

I.M Cydlikowski, Elektrony i dziury w półprzewodnikach.

N.W. Ashcroft, N.D. Mermin, Fizyka ciała stałego.

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

Egzamin ustny

Przedmiot: Proseminarium z Fizyki Ciała Stałego

Wykładowca: prof. dr hab. Michał Nawrocki (sem. zimowy), prof. dr hab. Jan Gaj (sem. letni)

Semestr: zimowy i letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-418

Liczba punktów kredytowych: 5

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

Uczestnicy wybierają do przygotowania tematy referatów po jednym na semestr.

Tematy podzielone są na dwie grupy:

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

Proponowane podręczniki:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego.

Zaliczenie za udział w seminarium i wygłoszenie dwóch referatów.

Przedmiot: 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: 1101-509

Liczba punktów kredytowych: 5

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

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

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

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

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

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

W. Harison, Electronic structure of solids.

Fizyka Ciała Stałego

Egzamin testowy

Przedmiot: Struktura i dynamika sieci fazy skondensowanej

Wykładowca: w roku akademickim 2005/2006 wykład nie odbywa się

Semestr: zimowy i letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 2

Liczb godzin ćw./tydz.: 0

Kod: : 1101-421

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

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

M. T. Dove, Structure and Dynamics, Oxford Uni. Press, 2003.

S. Bundell, Magnetism in Condensed Matter, Oxford Uni. Press, 2002.

Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia, PWN, 1996.

B. K. Weinstein, Krystalografia Współczesna, wyd. Nauka, Moskwa 1979 (wydana w jęz. angielskim i rosyjskim), tom 1-4.

Podstawy dyfrakcji promieni X i neutronów, Fizyka V, Struktura i dynamika sieci fazy skondensowanej (wykłady).

Egzamin ustny.

Przedmiot: Metody jądrowe fizyki ciała stałego

Wykładowca: w roku akademickim 2005/2006 wykład nie odbywa się

Semestr: zimowy i letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 2

Liczb godzin ćw./tydz.: 0

Kod: : 1101-511

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

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

M. T. Dove, Structure and Dynamics, Oxford Uni. Press , 2003

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

S. Bundell, Magnetism in Condensed Matter, Oxford Uni. Press, 2002.

Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia, PWN, 1996.

B.K. Weinstein, Krystalografia Współczesna, wyd. Nauka, Moskwa 1979 (wydana w jęz. angielskim i rosyjskim), tom 1-4.

Podstawy dyfrakcji promieni X i neutronów, Fizyka V, Struktura i dynamika sieci fazy skondensowanej (wykłady).

Egzamin ustny.

Przedmiot: Fizyka promieni X

Wykładowca: prof. dr hab. Jerzy Gronkowski

Semestr: zimowy i letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 2

Liczb godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-425

Liczba punktów kredytowych: 5

Program:

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

Proponowane podręczniki:

J. Gronkowski, Materiały do wykładu 1995/96 (biblioteka IFD UW)

Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, Podstawy krystalografii struktu-ralnej i rentgenowskiej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994

Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia. Podręcznik wspomagany komputerowo, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2001

P. Jaracz, Promieniowanie jonizujące w środowisku człowieka. Fizyka. Skutki radiologiczne. Społeczeństwo, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2001

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

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

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Wstęp do optyki i fizyki ciała stałego

Elektrodynamika ośrodków materialnych

Forma zaliczenia:

egzamin ustny

Przedmiot: 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: 1101-428-1, 1101-428-2

Liczba punktów kredytowych: 6,5

W. Kołos, Chemia kwantowa.

Mechanika kwantowa I.

Egzamin pisemny i ustny.

Przedmiot: Chemia organiczna

Wykładowca: dr hab. Janusz Stępiński

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-430

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład stanowi podstawowe ujęcie chemii organicznej. Zostaną scharakteryzowane związki monofunkcyjne: węglowodory, fluorowcopochodne węglowodorów, alkohole, fenole, etery, nitropochodne węglowodorów, aminy, aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe, estry, halogenki kwasowe, bezwodniki kwasowe, amidy, nitryle, niektóre organiczne związki fosforu i siarki. Kolejno, omawiane są zagadnienia dotyczące struktury i właściwości cząsteczek biologicznie ważnych: aminokwasów, białek, węglowodanów, związków heteroaromatycznych (w tym nukleozydów i nukleotydów), steroidów i karotenoidów. Poruszane są zagadnienia budowy elektronowej i przestrzennej związków organicznych, w tym podstawowe mechanizmy reakcji oraz wszystkie rodzaje izomerii. Omówione też zostaną metody wyodrębniania, oczyszczania i ustalania budowy związków organicznych.

R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Tom 1 i 2.

P. Mastalerz, Chemia organiczna.

Wstęp do biofizyki.

Egzamin.

Przedmiot: Biochemia

Wykładowca: prof. dr hab. Edward Darżynkiewicz, dr hab. Janusz Stepinski, dr Jacek Jemielity

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-432

Liczba punktów kredytowych: 5

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 α-ketokwasσw.
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, β-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 Ca²⁺ i kalmoduliny.

L. Stryer, Biochemia.

B. D. Hames, N. M. Hooper, J. D. Houghton, Krótkie wykłady - Biochemia.

Chemia organiczna.

Wstęp do biofizyki.

Egzamin.

Przedmiot: Spektroskopia molekularna

Wykładowca: prof. dr hab. Ryszard Stolarski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 3

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-433

Liczba punktów kredytowych: 4

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

P. W. Atkins, Molekularna mechanika kwantowa.

W. Demtroder, Spektroskopia laserowa.

T. Evans, Biomolecular NMR spectroscopy.

Mechanika klasyczna, Elektrodynamika, Fizyka statystyczna

Mechanika kwantowa I

Egzamin ustny.

Przedmiot: Pracownia biochemiczna

Wykładowca: prof. dr hab. Edward Darżynkiewicz

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 0

Liczba godzin ćw./tydz.: 4

Kod: 1101-434

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Wyznaczanie parametrów kinetycznych (V_max i K_m) w reakcjach enzymatycznych.
2. Analiza elektroforetyczna białek w żelu poliakrylamidowym w warunkach denaturujących.
3. Rozdzielanie barwników roślinnych za pomocą chromatografii adsorpcyjnej.
4. Otrzymywanie DNA z grasicy cielęcej.
5. Frakcjonowanie wątroby szczura wg Schneidera i ilościowe oznaczanie w niej kwasów nukleinowych.
6. Ćwiczenia komputerowe: zapoznanie ze strukturami przestrzennymi biomolekuł i typów oddziaływań między nimi przy użyciu najnowszych pakietów programów do modelowania molekularnego i wizualizacji.

L. Kłyszejko-Stefanowicz (red), Ćwiczenia z biochemii.

L. Stryer, Biochemia.

Wykład z chemii.

Zaliczenie na ocenę.

Przedmiot: Biofizyka molekularna I

Wykładowca: prof. dr hab. Ryszard Stolarski

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 4

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-515

Liczba punktów kredytowych: 5

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

W. Saenger, Principles of nucleic acid structure.

T.E. Creighton, Proteins. Structures and molecular properties.

Pracownia chemii fizycznej, Pracownia biochemii, Mechanika kwantowa II.

Spektroskopia molekularna, Biochemia.

Egzamin ustny.

Przedmiot: Genetyka molekularna

Wykładowca: prof. dr hab. Edward Darżynkiewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-516

Liczba punktów kredytowych: 2,5

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

T. A. Brown, Genomy.

L. Stryer, Biochemia.

Alberts i inni, Podstawy biologii komórki.

P. C. Winter, G. I. Hickey, H. L. Fletcher, Krótkie wykłady - Genetyka.

P. Węgleński (red.), Genetyka molekularna.

A. Jerzmanowski, Geny i ludzie.

A. Jerzmanowski, Geny i życie.

J. D. Watson, Podwójna helisa.

S. B. Primrose, Zasady analizy genomu.

P. Berg, M. Singer, Język genów.

Biochemia (dla studentów Biofizyki).

Egzamin.

Przedmiot: Pracownia biofizyczna

Koordynator: dr hab. Jan Antosiewicz

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.:

Liczba godzin ćw./tydz.: 12

Kod: 1101-517

Liczba punktów kredytowych: 15

Program:

Celem Pracowni jest zapoznanie z doświadczalnymi i teoretycznymi metodami badania białek i kwasów nukleinowych, stosowanymi w Zakładzie Biofizyki, Pracownia obejmuje wykonanie dwóch ćwiczeń. Na każde ćwiczenie jest przeznaczone 90 godzin zajęć.

Zakres tematyczny prowadzonych ćwiczeń:

1. Badanie mechanizmu działania enzymów metodami spektroskopii fluorescencji statycznej i czasoworozdzielczej.
2. Pomiary fosforescencji białek w matrycach niskotemperaturowych, analiza przejść elektronowych i określenie czasów życia stanów trypletowych w białkach.
3. Kinetyka procesów asocjacji białko-ligand badana metodami spektroskopii zatrzymanego przepływu.
4. Badanie dynamiki konformacyjnej białek i kwasów nukleinowych metodami dynamiki molekularnej.
5. Badanie elektrostatycznych właściwości białek i kwasów nukleinowych metodami elektrodynamiki ośrodków ciągłych, w oparciu o model Poissona-Boltzmanna.
6. Badanie kinetyki procesów asocjacji białko-ligand metodami dynamiki brownowskiej.

Literatura do ćwiczeń podawana jest przez prowadzących, stosownie do tematu i zakresu ćwiczenia.

Pracownia Chemii Fizycznej dla studentów IV roku biofizyki; Pracownia Biochemii dla studentów IV roku biofizyki; Termodynamika fenomenologiczna i Fizyka statystyczna.

Wykonanie ćwiczeń i opisy oceniane są przez asystentów prowadzących, oceną ostateczna jest średnia z obu ocen.

Przedmiot: Wstęp do metod 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: 1101-518

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład przeznaczony jest dla studentów nauk przyrodniczych (fizyki,chemii, biologii oraz międzywydziałowych studiów matematyczno-przyrodniczych) oraz matematyki i informatyki.

1. Teoria i eksperyment. Modelowanie i symulacje procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Redukcjonizm.
2. Współczesne architektury komputerowe. Superskalarne stacje robocze. Komputery dużej mocy o architekturach skalowalnych równoległych i wektorowo/równoległych.
3. Trajektorie w przestrzeni fazowej. Klasyfikacja systemów dynamicznych. Procesy stochastyczne i kwantowe.
4. Przybliżenie Borna Oppenheimera. Przegląd popularnych kwantowych metod: metoda orbitali molekularnych (MO), wiązań walencyjnych (VB) i funkcjonału gęstości elektronowej (DFT).
5. Generatory liczb losowych. Algorytmy Monte-Carlo (MC)
6. Algorytmy dynamiki molekularnej (MD). Stabilność numeryczna algorytmów MD.
7. Symulacje układów dyskretnych w stanach równowagowych:
• Podstawowe zespoły statystyczne i właściwości termodynamiczne.
• Mikroskopowy obraz ciśnienia, temperatury oraz ciepła właściwego.
• Symulacje energii swobodnej. Całkowanie termodynamiczne.
8. Symulacje ewolucji układów dyskretnych:
• Czasowe funkcje korelacji. Współczynniki transportu. Proste procesy dyfuzyjne.
• Lepkość i inne właściwości makroskopowe. Czasowo-przestrzenne funkcje korelacji.
9. Przegląd wybranych zastosowań. Proste układy materiałowe i biomolekularne.

Uwaga: Wykład odbywa się w siedzibie ICM, budynek Matematyki, Banacha 2, sala 5470. Pierwszy wykład: środa, 8 października. Terminy ćwiczeń będą ustalone na pierwszym wykładzie.

M. P. Allen, D.J.Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Clarendon Press, Oxford, 1989.

J. M. Haile, Molecular Dynamics Simulation. Elementary Methods, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1992.

R. W. Hockney, J.W.Eastwood, Computer Simulation Using Particles, McGraw Hill, New York, 1981.

A. R. Leach, Molecular Modelling: Principles and Applications (2nd Edition), Prentice Hall; ISBN: 0582382106, 2001.

B. Lesyng, Simulations of Biomolecular Systems and Processes: Perspectives and Limitations, in "Modelling and Simulation: A Tool for the Next Millenium", 13th European Simulation Multiconference, June 1-4, 1999, Warsaw, Poland. A Publication of the Society for Computer Simulation International, vol. 1, pp. 26-32, 1999.

Od uczestników oczekiwana jest znajomość podstaw fizyki teoretycznej oraz programowania w C++ i/lub FORTRANie.

Zaliczenie ćwiczeń. Egzamin.

Przedmiot: Biofizyka Molekularna II

Wykładowca: dr hab. J. Antosiewicz, dr hab. A. Bzowska, dr hab. B. Kierdaszuk - koordynator, prof. dr hab. R. Stolarski

Semestr: letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 4

Liczb godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-519

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Teoretyczne i doświadczalne podstawy metod relaksacyjnych.
2. Zastosowanie metod spektroskopii zatrzymanego przepływu i skoku temperatury w badaniach reakcji enzymatycznych, asocjacji receptor-ligand, zwijania białek i przejść strukturalnych w kwasach nukleinowych.
3. Zastosowanie metod spektroskopii skoku pola elektrycznego w określaniu struktury dużych kompleksów biomolekularnych.
4. Doświadczalne i teoretyczne metody badania równowag protonacyjnych grup funkcyjnych w biopolimerach.
5. Zastosowanie metod dynamiki brownowskiej w określaniu stałych szybkości asocjacji receptor-ligand.
6. Krystalografia białek - ogólne omówienie możliwości metody, podstaw fizycznych i teoretycznych, technik doświadczalnych, etapów rozwiązywania struktury białek oraz problemów, jakie stwarzają poszczególne etapy, problem fazowy, zdolność rozdzielcza.
7. Krystalizacja białek - czynniki wpływające na rozpuszczalność białek, nukleację i wzrost kryształów, diagram fazowy dla rozpuszczalności białek, najczęściej stosowane precypitanty, techniki krystalizacyjne - metoda wiszącej i siedzącej kropli, dializa, mikro- i makroposiew, “screeny”; jakość i właściwości kryształów białek.
8. Ogólne scharakteryzowanie metody magnetycznego rezonansu jądrowego w świetle zastosowań w naukach biologicznych.
9. Nieinwazyjne badanie metabolizmu komórek i tkanek (in vivo NMR).
10. Obrazowanie struktur i funkcji żywych organizmów- magnetic resonance imiging (MRI).
11. Łączenie technik “in vivo NMR” i “MRI”:topical magnetic resonance (TMR) i chemical shift imaging (CSI).
12. Badanie dynamiki i struktur błon biologicznych technikami “broad line” i “cross-polarization magic angle spinning” (CPMAS).
13. Podstawowa wiedza o emisji fluorescencji i fosforescencji cząsteczek, aparatura dla spektroskopii emisyjnej.
14. Pomiary czasów życia stanów wzbudzonych.
15. Interpretacja zaników natężenia emisji fluorescencji i fosforescencji.
16. Jednoczesna absorpcja dwóch fotonów - doświadczalne potwierdzenie przewidywań teoretycznych, podobieństwa i różnice między fluorescencja powstająca w wyniku wzbudzeń jedno - i dwu-fotonowych.
17. Polaryzacja (anizotropia) wzbudzenia i emisji, zaniki anizotropii fluorescencji - czas korelacji rotacyjnej i jego związek z dynamiką cząsteczek biologicznych.
18. Rezonansowe przeniesienie energii fluorescencji (FRET).
19. Wielofotonowe techniki w mikroskopii konfokalnej.
20. Obrazowanie strukturalne preparatów komórkowych i tkankowych - sondy emisyjne.
21. Spektroskopia dichroizmu kołowego (CD) - zastosowania w badaniach struktury białek.
22. Widma absorpcji w podczerwieni (IR) białek i kwasów nukleinowych.

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

C. F. Bernasconi, Relaxation Kinetics.

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

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

K. Wuthrich, NMR in Biological Research: Peptides and Proteins.

J. R. Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy.

A. R. Fersht, Enzyme Structure and Mechanism.

A. Kawski ,Fotoluminescencja Roztworów.

W. Saenger, Principles of Nucleic Acid Structure.

Biofizyka Molekularna I, Wstęp do Spektroskopii Molekularnej.

Egzamin pisemny.

Przedmiot: Metody modelowania molekularnego

Wykładowca: prof. dr hab. Bogdan Lesyng

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 1101-520

Liczba punktów kredytowych: 5

Wykład przeznaczony jest głównie dla studentów starszych lat nauk przyrodniczych: fizyki, chemii i biologii jak również dziedzin interdyscyplinarnych. Od studentów oczekuje się znajomości podstaw fizyki oraz nauk obliczeniowych.

Program:

• Od sekwencji do struktury kwasów nukleinowych i białek.
• Narzędzia biologii molekularnej: enzymy restrykcyjne, elektroforeza, hybrydyzacja, klonowanie, sekwencjonowanie DNA.
• Metody analizy sekwencji kwasów nukleinowych i białek

• Dwuwymiarowe wykresy (”dot plots”),
• Proste uliniowienia (”aligments”),
• przerwy (“gaps”),
• algorytmy Needlemana i Wunscha,
• globalne i lokalne uliniowienia,
• algorytm Smitha-Watermana,
• algorytmy BLAST, FASTA i pochodne,
• uliniowienia wielu sekwencji jednocześnie.

• Wzory podstawień

• Schematy podstawień wewnątrz genów,
• oszacowania podstawień,
• molekularny zegar.

• Filogeneza bazująca na pojęciu odległości

• Molekularna filogeneza,
• Drzewa filogenetyczne,
• metoda macierzy odległości.

• Inne metody filogenetyczne.
• Genomika i rozpoznawanie genów.
• Ekspresja genów.
• Trzeciorzędowa struktura białek i metody jej przewidywania.
• Algorytmy zwijania białek.
• Przewidywania struktury drugorzędowej RNA.
• Elementy proteomiki.
• Jak zrozumieć strukturę i funkcję złożonych układów układów biomolekularnych ?
• Fizyka układów (bio)molekularnych.

• Kwantowe teorie układów molekularnych,
• Kwantowe modele oddziaływań międzycząsteczkowych,
• podstawy fizyki statystycznej i związku wielkości mezoskopowych i/lub makroskopowych z teoriami mikroskopowymi.

• Zatosowania kwantowych teorii w badaniach stabilności strukturalnej układów biomolekularnych, w tym nośników kodu genetycznego.
• Metody atomowej mechaniki i dynamiki molekularnej (MM i MD) oraz ich zastosowania w badaniach kwasów nukleinowych i białek.
• Metody Monte-Carlo.
• Energia swobodna układów biomolekularnych i sposoby jej symulacji.
• Mikroskopowy i mezoskopowy opis oddziaływań elektrostatycznych w układach biomolekularnych, modele Poissona-Boltzmanna.
• Mezoskopowy opis oddziaływań hydrofobowych w układach biomolekularnych.
• Mechanizmy specyficznego rozpoznawania się układów biomolekularnych, mechanizmy tworzenia złożonych struktur.
• Wybrane zagadnienia projektowania leków.
• Modele kwantowej oraz kwantowo-klasycznej dynamiki molekularnej i ich zastosowania w badaniu funkcji wybranych układów, m.in. enzymów.
• Wybrane zagadnienia modelowania wieloskalowego układów i procesów biomolekularnych.

Zajęcia odbywają się we wtorki godz. 12-14 oraz w środy godz. 12-14, sala ICM UW 5470 w budynku Matematyki, Banacha 2, wejście od Pasteura.

Proponowane podręczniki:

Od studentów oczekuje się znajomości podstaw fizyki oraz nauk obliczeniowych.

Forma zaliczenia:

Przedmiot: Pracownia genetyczna

Wykładowca: prof. dr hab. Edward Darżynkiewicz

Semestr: letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 0

Liczb godzin ćw./tydz.: 4

Kod: 1101-521

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Podłoża i podstawowe techniki mikrobiologiczne.

1. Koniugacja u bakterii, transdukcja, transformacja komórek kompetentnych.
2. Wirusy bakteryjne - oznaczanie miana bakteriofagów oraz indukcja profaga u szczepów Lactococcus.

1. Klonowanie genów w Escherichia coli (trawienie DNA endonukleazami restrykcyjnymi i jego ligacja z wektorem).
2. Transformacja bakterii oraz metody selekcji i różnicowania transformantów.
3. PCR kolonijny w analizie transformantów.
4. Izolacja plazmidowego DNA z transformantów i analiza restrykcyjna.
5. Geny reporterowe i metody oznaczania ich biologicznej aktywności.

1. Zastosowanie technik mikrobiologicznych oraz metod biologii molekularnej w badaniach naukowych i biotechnologii.

L. Stryer, Biochemia.

T.A. Brown, Genomy.

Piotr Węgleński (red.), Genetyka Molekularna.

P.C. Winter, G.I. Hickey, H.L.Fletcher, Genetyka: Krótkie Wykłady.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Zaliczenie na ocenę.

Przedmiot: Pracownia chemii fizycznej (dla studentów Biofizyki)

Wykładowca: dr Elżbieta Bojarska

Semestr: zimowy i letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 0

Liczb godzin ćw./tydz.: 6

Kod: 1101-431

Liczba punktów kredytowych: 15

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

Program:

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

P.W. Atkins, Podstawy chemii fizycznej

Praca zbiorowa, Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji zwiazków organicznych

A. Cyganski, Metody elektroanalityczne

C. A. Parker, Photoluminescence of solutions

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

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

Przedmiot: Podstawy biologii komórki i organizmu człowieka

Wykładowca: dr Małgorzata Zimowska

Semestr: zimowy

Liczb godzin wykł./tydz.: 2

Liczb godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1400-435

Liczba punktów kredytowych:2,5

Przedstawienie w syntetycznej i nowoczesnej formie wybranych elementów cytologii i fizjologii zwłaszcza z punktu widzenia związków z fizyką medyczną.

Program: Przedmiotem wykłady są podstawowe zasady budowy i funkcji komórek (ze specjalnym uwzględnieniem komórek mięśniowych i nerwowych) oraz wybranych tkanek i układów, zwłaszcza układu krążenia, układu nerwowego i układu wewnętrznego wydzielania. Omówione są również zależności łączące prawidłowe i patologiczne zjawiska na poziomie komórkowym, narządowym i ustrojowym, zwłaszcza związane z procesami regulacyjnymi ich zaburzeniami. Tematyka obejmuje również zasady działania podstawowych metod badawczych stosowanych w badaniach cytologicznych i niektórych metod terapeutycznych.

W. Z. Traczyk i A. Trzebski (red.) Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, wyd. 2, PZWL.

W. Z. Traczyk, Fizjologia człowieka w zarysie.

J. Kawiak i in. (red.), Postawy cytofizjologii, PWN.

A. Pilawski (red.), Podstawy biofizyki - podręcznik dla studentów medycyny, PZWL.

R. K. Murray i in (red.), Biochemia Harpera, wyd. 3, PZWL.

J. Sokołowska-Pituchowa (red.), Anatomia człowieka, wyd. 5, PZWL.

A. Michajlik, W. Ramotowski, Anatomia i fizjologia człowieka.

Patofizjologia - podręcznik dla studentów medycyny, PWZL.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin ustny.

Przedmiot: Fizyczne podstawy radiodiagnostyki

Wykładowca: prof.dr hab. Jerzy Tołwiński

Semestr: zimowy

Liczb godzin wykł./tydz.: 4

Liczb godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1101-436

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Problematyka fizyczna w radodiagnostyce.
2. Techniki badań diagnostycznych (rozwój historyczny i technologiczny)
3. Diagnostyczna aparatura obrazująca
4. Źródła promieniowania w technikach obrazowania
5. Detektory promieniowania
6. Dozymetria promieniowania X i gamma
7. Oddziaływanie promieniowania z materią w zakresie energii stosowanych w diagnostyce
8. Parametry fizyczne urządzeń obrazujących.
9. Odwzorowanie obiektu na płaszczyznę obrazu
10. Metody statystyczne w obrazowaniu medycznym
11. Zniekształcenia obrazu wprowadzane przez aparaturę odwzorowującą
12. Techniki cyfrowe w diagnostyce medycznej
13. Przetwarzanie danych cyfrowych
14. Metody prezentacji obrazów
15. Metody oceny jakości obrazów (Teoria detekcji sygnałów)
16. Dawki otrzymywane przez pacjentów w badaniach diagnostycznych
17. Badania fantomowe w technikach obrazowania
18. Kontrola jakości pracy aparatury diagnostucznej.
19. Rola fizyka medycznego w obrazowaniu medycznym.

Zbiór podręczników i czasopism w bibliotece Zakładu Fizyki Medycznej Centrum Onkologii w Warszawie do korzystania na miejscu w godzinach pracy Zakładu.

Nie ma.

Końcowy indywidualny egzamin ustny.

Przedmiot: Wnioskowanie statystyczne

Wykładowca: dr hab. Piotr J. Durka

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 1101-467

Liczba punktów kredytowych: 5

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

I. Statystyka z komputerem zamiast wzorów (resampling statistics, repróbkowanie):

1. Monte Carlo.
2. Bootstrap.
3. Testy permutacyjne.

II. Podstawy teorii klasycznej:

1. Prawdopodobieństwo: definicje i podstawowe rozkłady (jednostajny, dwumianowy, Poissona, Gaussa, Studenta, Chi^2).
2. Centralne Twierdzenie Graniczne.
3. Statystyki i estymatory.
4. Weryfikacja hipotez statystycznych (przykłady: test Studenta, chi^2, analiza wariancji).
5. Testy nieparametryczne (przykłady: test serii Walda-Wolfowitza i test rang Wilcoxona-Manna-Whitneya).
6. Metoda największej wiarygodności.
7. Krótko: twierdzenie Bayesa, analiza dyskryminacyjna, analiza skupień.

Ćwiczenia prowadzone z użyciem programu Matlab, wprowadzanego od podstaw.

P. J. Durka, Wstęp do współczesnej statystyki, Wyd. Adamantan 2003, plus dodatkowe skrypty dostępne pod adresem http://statystyka.durka.info lub http://brain.fuw.edu.pl/~durka/statystyka/.

Ponadto, teorię klasyczną opisują szerzej np. R. Nowak, Statystyka dla Fizyków, PWN 2002; L. Gajek i M. Kałuszka, Wnioskowanie Statystyczne, WNT 2000; A. Plucińska, E. Pluciński, Probabilistyka, WNT 2000.

Analiza, Algebra, Programowanie/Metody Numeryczne.

Egzamin indywidualny z ćwiczeń (ew. dodatkowo praca semestralna), egzamin ustny z wykładu.

Przedmiot: Analiza sygnałów

Wykładowca: dr Piotr J. Durka

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 1101-437

Liczba punktów kredytowych: 5

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

• Systemy liniowe niezmiennicze w czasie (LTI): niezmienniki i funkcja odpowiedzi impulsowej.
• Szereg i transformata Fouriera.
• Procesy stochastyczne, AR, estymacja widma mocy. Twierdzenie o splocie.
• Próbkowanie sygnałów ciągłych – twierdzenie Nyquista, aliasing.
• Zasada nieoznaczoności, spektrogram, przekształcenie Wignera, falki (wavelets), przybliżenia adaptacyjne (matching pursuit).
• Krótko: analiza sygnałów wielowymiarowych (PCA, ICA), algorytmy genetyczne.

Skrypt do wykładu dostępny pod adresem http://as.durka.info lub http://brain.fuw.edu.pl/~durka/as/. Ponadto, teoria klasyczna przedstawiona jest m.in. w Metody analizy szeregów czasowych A. G. Piersol, J.S. Bendat, PWN, Warszawa 1976 oraz Analiza Szeregów Czasowych, G. E. P. Box, G. M. Jenkins PWN, Warszawa, 1983. Problemy NP-trudne i notcja O(.) w Rzecz o Istocie Informatyki. Algorytmika, D. Harel, WNT, Warszawa 1992. Wreszcie dla ambitnych – świetna pozycja prezentująca większość poruszanych zagadnień od strony bardziej matematycznej niż praktycznej, w jęz. angielskim: A Wavelet Tour of Signal Processing, S. Mallat, Academic Press 1999.

Wnioskowanie Statystyczne 467 – głównie ze względu na fakt, że ćwiczenia prowadzone są z użyciem programu Matlab, wprowadzanego od podstaw na ćwiczeniach do w/w wykładu.

Zajęcia sugerowane do zaliczenia/wysłuchania przed wykładem: Analiza, Algebra, Programowanie/Metody Numeryczne.

Egzamin indywidualny z ćwiczeń (ew. dodatkowo praca semestralna), egzamin ustny z wykładu.

Przedmiot: 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: 1101-438

Liczba punktów kredytowych: 4,5

1. Zjawiska progowe w komórkach nerwów i mięśni. Przewodnictwo jonowe i powstawanie różnicy potencjałów w poprzek błony aktywnej. Teoria Hodgkina Huxleya.
2. Propagacja pobudzenia elektrycznego. Przewodnictwo skokowe. Przewodnictwo synaptyczne i potencjały postsynaptyczne. Synapsy elektryczne. Transmisja w zespołach neuronów.
3. Zjawiska elektryczne w komórkach mięśniowych. Sterowanie mięśniami.
4. Zjawiska elektryczne w narządach zmysłów. Aktywna transdukcja bodźca. Mechanizmy zapewniającą wysoką czułość i rozdzielczość percepcji.
5. Przewodnictwo objętościowe. Właściwości elektryczne tkanki i ich wpływ na potencjały mierzone w różnych reżimach eksperymentalnych. Rodzaje elektrod.
6. Sterowanie i regulacja w organizmach żywych.
7. Elementy analizy sygnałów stochastycznych.
8. Powstawanie, rejestracja, metody analizy sygnałów elektrycznych i magnetycznych: elektroencefalogramów (EEG), potencjałów wywołanych (EP), lokalnych potencjałów polowych (LFP), elektromiogramów (EMG), elektroretinogramów (ERG), elektrookulogramów (EOG), elektrodermogramów (EDG), elektrogastrogramów (EGG), magnetoencefalogramów (MEG), magnetokardiogramów (MKG).

P. Nunez, Electric fields of the brain.

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

Wymienione w spisie przedmiotów wymaganych do przyjęcia na Specjalizację Fizyka Medyczna.

Egzamin pisemny , ewentualnie uzupełniony ustnym.

Przedmiot: Pracownia Fizyki Medycznej

Wykładowca: prof. dr hab. Katarzyna Cieślak-Blinowska

Semestr: zimowy i letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 0

Liczb godzin ćw./tydz.: 6

Kod: 1101-439

Liczba punktów kredytowych: 12(za semestr)

Pracownia ma za zadanie zapoznanie studentów z różnymi technikami z dziedziny fizyki medycznej i inżynierii biomedycznej oraz z aparaturą stosowaną w diagnostyce i terapii, niejednokrotnie o unikalnym charakterze.

Pracownia obejmuje cztery ćwiczenia o różnej tematyce, wykonywane w PFM UW i innych instytucjach o profilu medycznym lub technicznym. Tematyka Pracowni dotyczy: analizy sygnałów biologicznych ( w szczególności EEG i EMG), radioterapii, radiodiagnostyki, technik ultradźwiękowych w medycynie.

Proponowane podręczniki:

Zajęcia wymagane do przyjęcia na Specjalizacje.

Średnia ocen uzyskanych z poszczególnych ćwiczeń.

Przedmiot: Fizyczne problemy radioterapii

Wykładowca: dr Wojciech Bulski

Semestr: letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 2

Liczb godzin ćw./tydz.: 1

Kod: 1101-441

Liczba punktów kredytowych: 4

1. Oddziaływanie promieniowania jonizacyjnego z materią.
2. Dozymetria promieniowania jonizującego: detektory, metody pomiarowe.
3. Urządzenia do teleradioterapii : bomby kobaltowe, akceleratory, cyklotrony etc., zasady konstrukcji i działania.
4. Systemy zapewnienia jakości w teleradioterapii.
5. Techniki teleradioterapii : teleradioterapia, stacjonarna, dynamiczna, technika konformalna, stereotaksja, modulacja intensywności dawki.
6. Planowanie leczenia w teleradioterapii, systemy planowania leczenia.
7. Obrazowanie medyczne w planowaniu i realizacji radioterapii.
8. Dane dozymetryczne dla systemów planowania leczenia.
9. Modele matematyczne obliczania rozkładów dawki w radioterapii.
10. Izotopy promieniotwórcze stosowane w brachyterapii.
11. Techniki stosowane w brachyterapii i urządzenia afterloading.
12. Systemy planowania leczenia w brachyterapii.
13. Systemy zapewnienia jakości w brachyterapii.
14. Komputerowe systemy zarządzania radioterapią.

A. Hryniewicz, E. Rokita, Fizyczne metody diagnostyki medycznej i terapii. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2000.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin ustny.

Przedmiot: Matematyczne modelowanie procesów w biologii i medycynie

Wykładowca: dr Jarosław Żygierewicz

Semestr: zimowy

Liczb godzin wykł./tydz.: 2

Liczb godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 1101-524

Liczba punktów kredytowych: 5

1. Modele w naukach biologicznych.
2. Elementy analizy jakościowej modeli dynamicznych przestrzennie jednorodnych (analiza stanów stacjonarnych, bifurkacje, analiza cykli granicznych, obrazy fazowe)

1. Modelowanie wzrostu i oddziaływania populacji organizmów:

1. Modele dyskretne:

1. Dyskretne modele opisujące wzrost populacji
2. Dyskretne modele populacyjne - oddziaływanie między populacjami
3. Chaos w układach deterministycznych

2. Modele ciągłe:

1. Modele liczebności pojedynczej populacji i dwóch oddziałujących populacji
2. Ciągłe modele liczebności: kultywtor przepływowy
3. Elementy kinetyki reakcji chemicznych z udziałem enzymów: metoda stężeń quasi stacjonarnych, łańcuchy reakcji enzymatycznych

3. Modelowanie neuronów biologicznie realistycznych:

1. Modelowanie kompartmentowe neuronów

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

2. Modele populacji neuronów

1. Model Wilsona i Cowana
2. Model Freemana

4. Elementy analizy jakościowej modeli dynamicznych przestrzennie niejednorodnych:

1. modelowanie rozprzestrzeniania się choroby w populacji
2. model wzrostu tkanki rakowej

Proponowane podręczniki:

J. D. Murray, Mathematical biology, Berlin : Springer, cop. 1989.

D. S. Černavskij, Modelowanie matematyczne w biofizyce, PWN, 1979.

Materiały do wykładu i ćwiczeń można znaleźć na stronie http://brain.fuw.edu.pl/~jarek/MODELOWANIE/Modelowanie.html .

Algebra, Analiza matematyczna I

Analiza matematyczna II , Metody numeryczne, Kurs MatLab (217)

Egzamin pisemny i ustny .

Przedmiot: Chemia

Wykładowca: dr hab. Krystyna Pyrzyńska

Semestr: zimowy

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 0

Kod: 1200-215

Liczba punktów kredytowych: 2,5

1. Stężenia. Sposoby wyrażania stężeń (molowe, procentowe i inne). Przykłady obliczeń. Przygotowywanie roztworów.
2. pH - definicja, przykłady obliczeń. Kwasy i zasady. Stała dysocjacji. Stałe dysocjacji kwasów i zasad. Mocne i słabe kwasy i zasady. Bufory. Roztwory buforowe. Wskaźniki. Obliczenia. Przygotowywanie roztworów o określonym składzie.
3. Woda i roztwory (oczyszczanie wody, dysocjacja jonowa wody, właściwości roztworów, rozpuszczalność soli, kwasów, zasad i gazów w cieczach, roztwory koloidalne i układy dyspersyjne).
4. Podstawy chemii analitycznej (podział kationów i anionów na grupy analityczne, typowe reakcje charakterystyczne kationów i anionów).
5. Właściwości zwiazków chemicznych występujących w dużych ilościach w środowisku naturalnym, pierwiastki śladowe, zanieczyszczenia i trucizny, metody utylizacji.
6. Rozpoznawanie typowych zanieczyszceń nieorganicznych występujacych w glebach, wodzie i powietrzu oraz metody ich usuwania (źródła zanieczyszczeń, metale ciężkie, azotyny i azotany, fosforany, SO2, tlenki azotu, kwaśne deszcze, freony, dziura ozonowa i promieniowanie ultrafioletowe).
7. Wiązania chemiczne (jonowe, kowalencyjne, van der Waalsa, wodorowe). Przykłady. Kowalencyjność a struktura elektronowa (cząsteczki kowalencyjne, ukierunkowanie wiązań kowalencyjnych w przestrzeni, orbitale typu s i p , częściowo jonowy charakter wiązań kowalencyjnych, elektroujemność pierwiastków, zasada elektroobojętności i odstępstwa od niej).
8. Równowaga chemiczna i szybkość reakcji chemicznej (czynniki wpływajace na szybkość reakcji, zależność szybkości reakcji od temperatury, mechanizm reakcji, kataliza, równowaga chemiczna - dynamiczny stan stacjonarny, reguła Le Chateliera, wpływ temperatury na stan równowagi chemicznej).
9. Reakcje utleniania - redukcji (elekroliza wodnego roztworu soli, reakcje redoks, szereg napięciowy pierwiastków, potencjały standardowe układów redoks, ogniwa galwaniczne i akumulatory ).

L. Pauling, P. Pauling, Chemia.

T. Lipiec, Z.S. Szmal, Chemia analityczna.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Egzamin.

Przedmiot: Chemia - laboratorium

Kierownik: dr Elżbieta Wagner-Czarderna

Semestr: letni

Liczba godzin ćw./tydz.: 39 godz. w semestrze podzielone na 6 spotkań w pracowni po 6.5 godz.

Kod: 1200-216

Liczba punktów kredytowych: 3,5

Zajęcia obejmują: Podstawowe czynności laboratoryjne: rozpuszczanie, roztwarzanie, ogrzewanie, strącanie osadów, sączenie, przemywanie, ważenie na wagach analitycznych. Poznanie różnych typów reakcji chemicznych: synteza, wymiana oraz ocena zachodzenia reakcji na podstawie parametrów: równowagi reakcji chemicznych, wpływ temperatury na szybkość reakcji, katalizatory reakcji. Prowadzenie reakcji w roztworach: zobojętnianie, strącanie, kompleksowanie, utlenianie i redukcja. Poznanie właściwości niektórych substancji chemicznych mających znaczenie w środowisku naturalnym, reakcje charakterystyczne, identyfikacja kationów i anionów.

Ćwiczenia z chemii ogólnej i analitycznej dla studentów I roku Międzywydziałowych Studiów Ochrony Środowiska UW, skrypt dostępny u kierownika Pracowni.

215 Chemia - wykład.

Zaliczenie ćwiczeń.

Przedmiot: Kurs MatLab I

Wykładowca: dr Ryszard Buczyński, dr Rafał Kasztelanic

Semestr: letni

Liczb godzin wykł./tydz.: 0

Liczb godzin ćw./tydz.: 1

Kod: 1103-217-1

Liczba punktów kredytowych: 1

Zajęcia mają na celu opanowanie środowiska programistycznego Matlab na poziomie podstawowym, umożliwiającym korzystanie z wbudowanych funkcji Matlaba, oraz tworzenie prostych funkcji i skryptów na własny użytek.

Zagadnienia poruszane w czasie kursu Matlab I:

1. Opis środowiska Matlaba,
2. Operacje algebraiczne na wektorach i macierzach,
3. Wizualizacja danych, wykresy 2 i 3 wymiarowe,
4. Rozwiązywanie układów równań liniowych,
5. Interpolacja i aproksymacja funkcji,
6. Podstawy programowania: skrypty i funkcje,
7. Podstawy statystyki w Matlabie.

Uwaga: zajęcia prowadzone są w grupach w języku polskim i angielskim.

A. Zalewski, R. Cegieła, Matlab - obliczenia numeryczne i ich zastosowania.

B. Mrozek, Z. Mrozek, Matlab 6 - poradnik użytkownika.

D. Higham, N. Higham: Matlab guide.

The MathWorks Inc, Numerical Computing with MATLAB.

http://www.mathworks.com/.

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Forma zaliczenia:

Zaliczenie na ocenę. Zaliczenie wszystkich ćwiczeń.

Przedmiot: Monitoring środowiska przyrodniczego

Wykładowca: dr Bogusław Kazimierski

Semestr: letni

Liczba godzin wykł./tydz.: 2

Liczba godzin ćw./tydz.: 2

Kod: 1300-323

Liczba punktów kredytowych: 5

Przekazanie wiadomości o istocie, zakresie i zadaniach monitoringu środowiska przyrodniczego w Polsce. Rodzaj sieci monitoringu, ich organizacja i zasady funkcjonowania w szczególności w odniesieniu do monitoringu przyrody nieożywionej. Zapoznanie ze stanem środowiska w Polsce, w świetle wyników funkcjonowania monitoringu państwowego. Studenci zdobędą umiejętność samodzielnego projektowania sieci monitoringowych lokalnych, osłonowych i poszczególnych obiektów obserwacyjnych monitoringu krajowego, określenia dla nich zadań, zasad funkcjonowania i zakresu obserwacji - w odniesieniu do monitoringu wód, częściowo powierzchni ziemi (gleb) i następnie interpretacji wyników monitoringu.

WYKŁAD