Φυσική

Περιγραφή Μαθήματος:

Παρουσιάζονται αναλυτικά τα κύματα και η διάδοσή τους σε ελαστικά μέσα σε μία, δύο και τρείς διαστάσεις. Διάδοση των κυμάτων σε υγρά καθώς και ακουστικά κύματα. Ακολούθως αναπτύσσονται τα ηλεκρομαγνητικά κύματα και γίνεται αναφορά στους νόμους της οπτικής. Μετά από συνοπτική παράθεση των αρχών της κβαντομηχανικής παρουσιάζονται οι αρχές λειτουργίες των Laser. Στην τελευταία ενότητα αναπτύσσονται οι βασικές ένοιες της Θερμοδυναμικής, παρουσιάζονται οι θερμικές ιδιότητες της ύλης, και διατυπώνονται οι νόμοι της Θερμοδυναμικής σε συνδυασμό με στοιχειώδεις εφαρμογές.

  • Εξάμηνο 2 , 4
  • Ώρες διδασκαλίας 3
  • Διδάσκοντες Ι. Ράπτης

Απαιτούμενες Γνώσεις

Ανάλυση

Κεφάλαια Μαθήματος

# Τίτλος Διδακτέα Ύλη Ώρες
1 Μηχανικά κύματα σε μία διάσταση Μηχανικά κύματα σε συνεχή ελαστικά μέσα σε μία διάσταση. Κυματική εξίσωση σε συνεχή ελαστική χορδή. Εγκάρσια και διαμήκη κύματα. Οδεύοντα κύματα: διάδοση ενέργειας, χαρακτηριστική αντίσταση ελαστικού μέσου, ανάκλαση και διάδοση οδευόντων κυμάτων σε ασυνέχεια. Στάσιμα κύματα: κανονικοί τρόποι ταλάντωσης σε συνεχές ελαστικό μέσο, μέθοδοι Fourier. 9
2 Μηχανικά κύματα σε δύο διαστάσεις Kύματα σε ελαστικές μεμβράνες. Επιφανειακά κύματα σε υγρά. 3
3 Κύματα σε 3-Διαστάσεις Ακουστικά κύματα. Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, Πόλωση, Ανάκλαση, Διάθλαση. 3
4 Οπτική Θεμελιώδεις νόμοι της οπτικής, γεωμετρική οπτική. Σύμφωνη οπτική ακτινοβολία: συμβολή από σύμφωνες πηγές, περίθλαση. 3
5 Αρχές Κβαντομηχανικής Αρχές της Κβαντομηχανικής και η κυματική εξίσωση Schroedinger στο μικρόκοσμο. Δέσμια Κβαντομηχανικά συστήματα και διάκριτο φάσμα, Αρχές λειτουργίας των Laser. 6
6 Θερμοδυναμική Θερμοκρασία και Θερμότητα (Θερμοκρασία-Θερμική Ισορροπία, Κλίμακες, Θερμιδομετρία – Αλλαγές φάσης, Μηχανισμοί διάδοσης θερμότητας). Θερμικές Ιδιότητες της Ύλης (Καταστατικές Εξισώσεις, Κινητικό-Μοριακό μοντέλο, Μοριακές Ταχύτητες, Θερμοχωρητικότητες). Πρώτο Θερμοδυναμικό Αξίωμα (ΔU=Q-W) και θερμοδυναμικές μεταβολές. Δεύτερο Θερμοδυναμικό αξίωμα και κύκλος του Carnot, Εντροπία. Εφαρμογές των Νόμων της Θερμοδυναμικής. 15

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, οι φοιτητές θα είναι σε θέση να: 1. Να χειρίζονται με ποσοτικό τρόπο τα κυματικά φαινόμενα σε μία διάσταση όσον αφορά τόσο τα οδεύοντα κύματα ( συντελεστές ανάκλασης και διάδοσης ενέργειας σε σημεία ασυνέχειας των κυματικών μέσων), όσο και τα στάσιμα κύματα (συσχέτιση συνοριακών συνθηκών στα όρια των κυματικών μέσων με τη μορφή των στάσιμων κυμάτων ως Κανονικών Τρόπων Ταλάντωσης, περιγραφή γενικής κίνησης ως επαλληλίας ΚΤΤ (σειρά Fourier) .
2. Να αφομοιώσουν τα κοινά εννοιολογικά και φορμαλιστικά χαρακτηριστικά των κυματικών φαινομένων, μέσω της μετάβασης στις δύο και στις τρείς διαστάσεις, καθώς και την επίπτωση της διατήρησης ενέργειας και της τοπολογίας των κυματο-μετώπων στην εξάρτηση του πλάτους του κύματος από την απόσταση ως προς την πηγή των κυμάτων. 3. Να συσχετίζουν τα κυματικά και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του φωτός ως ηλεκτρομαγνητικού κύματος στις διαδικασίες ανάκλασης και διάθλασης, καθώς και τα φαινόμενα συμβολής και περίθλασης. 4. Να παρακολουθήσουν την ανάγκη αλλαγής του πλαισίου περιγραφής των φαινομένων του μικρόκοσμου και των θεμελιωδών αρχών της κβαντομηχανικής, οι οποίες οδηγούν στη σταθερότητα των ατομικών συστημάτων και στο διάκριτο ενεργειακό φάσμα, μία εφαρμογή του οποίου αποτελούν τα συστήματα laser και η αρχή λειτουργίας τους. 5. Να κατανούν τις θεμελιώδεις έννοιες της θερμοδυναμικής και τη σχέση τους με τις θερμικές ιδιότητες της ύλης 6. Να χρησιμοποιούν τους θεμελιώδεις νόμους της θερμοδυναμικής για βασικούς θερμοδυναμικούς υπολογισμούς.

Μέθοδοι και Μέσα Διδασκαλίας και Μάθησης

Μέθοδοι Διδασκαλίας Διαλέξεις στην τάξη. Επίλυση απλών παραδειγμάτων και προβλημάτων στην τάξη.
Μέσα Διδασκαλίας Παρουσιάσεις στον Πίνακα.
Χρήση ΗΥ και προγραμμάτων Ναι στο πλαίσιο των Ασκήσεων
Ασκήσεις Ναι

Αξιολόγηση Επίδοσης

  • 70% Τελική γραπτή εξέταση
  • 15% Ενδιάμεση πρόοδος
  • 15% Θέματα, εργασίες και τεχνικές εκθέσεις

Διδασκαλία:

  • Δευτέρα, 12:45 – 14:30,
    Αίθουσες:
    • Αμφ. 1/2
  • Παρασκευή, 10:45 – 12:30,
    Αίθουσες:
    • Αμφ. 1/2