Fizika

Cilji in kompetence

• Poznavanje osnovnih fizikalnih pojmov in zakonitosti s področja mehanike, termodinamike, elektromagnetizma, geometrijske in valovne optike in njihove medsebojne povezanosti
• Razumevanje osnovnih pricipov kvantne mehanike, atomske in jedrske fizike, poznavanje dvojne narave svetlobe in delcev ter kvantizacije energije
• Poznavanje skalarnih in vektorskih fizikalnih količin kot so sila, delo, energija, gibalna in vrtilna količina, električno in magnetno polje, temperatura, lomni količnik ...
• Razumevanje ohranitvenih zakonov
• Sposobnost uporabe zgoraj navedenih pojmov in znanj pri opisu in pojasnjevanju pojavov v naravnem okolju, sodobnih tehnoloških procesov in fizikalnih merilnih tehnik
• Sposobnost samostojno reševati računske probleme iz elementarnih fizikalnih pojavov.

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti

Za uspešno usvajanje snovi je potrebno predhodno znanje srednješolske matematike.

Vsebina

Predmet obravnava naslednja poglavja iz klasične in moderne fizike:
fizikalne količine, merske napake in propagacija napak, zakoni gibanja, delo in energija, izreki gibanja in gibalna količina, elastične lastnosti trdnih teles, nihanje, mehanika tekočin, termodinamika (temperatura, prenos toplote, prvi in drugi zakon termodinamike), elektrostatika, električni tok in upor, vezja, magnetizem, indukcija, elektromagnetno (EM) in mehansko valovanje, zvok in svetloba, geometrijska in valovna optika, osnove kvantne mehanike, atomska fizika, interakcija EM valovanja s snovjo, absorpcija, spontana in stimulirana emisija svetlobe, osnove jedrske fizike.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje:
Študenti razumejo in znajo pojasniti temeljne fizikalne zakonitosti s področja mehanike togih teles in tekočin, elastomehanike in sinusnega nihanja, termodinamike, dela, toplote, notranje energije in entropije sistema, elektromagnetizma (vključno z električnim in magnetnim poljem, električnimi naboji in tokovi ter silami med njimi, električno potencialno energijo in električni potencial, joulovo toploto pri enosmernih in izmeničnih tokovih, indukcijo in obnašanje snovi v magnetnem in električnem polju), geometrijske in valovne optike, kvantne mehanike, atomske in jedrske fizike. Uporabljati znajo ohranitvene zakone o energiji, masi, gibalni količini, električnem naboju. Poznajo glavne značilnosti mehanskega in EM valovanja (posebej na primeru zvoka in svetlobe), ter karakteristične pojave pri širjenju sinusnih valovanj (interferenca, uklon, lom, odboj stoječe valovanje, prenos energije z valovanji) pri svetlobi pa tudi konstrukcije slik s sferičnimi lečami in zrcali, polarizacijo svetlobe, totalni odboj in interference na tanki plasti. Razumejo osnovne koncepte kvantne mehanike, dvojno naravo svetlobe in masnih delcev. Znajo pojasniti elektronsko zgradbo atoma in interakcijo EM valovanja s snovjo (fotoefekt).

Pri vajah študenti osvojijo osnovne računske tehnike za samostojno kvantitativno obravnavo elementarnih fizikalnih pojavov. Obravnavati znajo določanje merskih napak in propagacijo napak pri računanju s fizikalnimi količinami.

Temeljna literatura in viri

Temeljna:
Odprtokodni učbeniki v elektronski obliki na OpenStax, Rice University, Huston Texas, USA https://openstax.org/subjects/science

Ekvivalentni alternativni učbeniki:

  • D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fundamentals of Physics, John Willey & Sons, NY, 2012. Katalog
  • R. A. Serway, J.W. Jewett, Physics for scientists and egineers with modern physics, Saunders college publising, Thomson Learning, UK, 2012. Katalog E-gradivo
  • P. A. Tipler, G. P. Mosca, Physics for scientists and engineers, W. H. Freeman and Company, New York, 2004. Katalog E-gradivo
  • R. Kladnik: Visokošolska fizika (1. – 3. del), DZS, Ljubljana 1985 - 1989.) Katalog2 Katalog3
  • R. Kladnik, H. Šolinc: Zbirka fizikalnih problemov z rešitvami (1. in 2. del). Katalog1 Katalog2
  • I. Arčon, Vprašanja in naloge za preverjanje znanja iz fizike, Založba UNG, 2004 Katalog Založba UNG
  • I. Arčon, Multimedijsko spletno študijsko gradivo za fiziko (prosojnice, videopredavanja, naloge, …) v e-učilnici MiTeam https://mitv.ung.si/

Načini ocenjevanja

Pisni izpit (30 %), ustni izpit (70 %). Pisni del izpita lahko študentje opravijo s kolokviji med študijskim letom. Opravljen pisni del izpita je pogoj za pristop na ustni del izpita. Pri pisnem delu se preverjajo znanja, ki jih študentje osvojijo pri vajah (osnovne računske tehnike za samostojno kvantitativno obravnavo elementarnih fizikalnih pojavov).

Reference nosilca

Prof. dr. Iztok Arčon je redni profesor za področje fizike, redno zaposlen na Univerzi v Novi Gorici v Laboratoriju za kvantno optiko.
Njegova raziskovalno področje so analize atomske oziroma molekularne strukture novih funkcionalnih nano-materialov (različni (foto)katalizatorji, baterije in drugi materiali za shranjevanje energije, feroelektriki ) ter za raziskave onesnaženja okolja (prsti, vode in rastlin) s težkimi kovinami, z rentgensko absorpcijsko spektrometrijo s sinhrotronsko svetlobo. Raziskovalno delo opravlja pri različnih evropskih sinhrotronskih laboratorijih (Elettra v Trsu, Petra III v Hamburgu, ESRF v Grenoblu, Soleil v Parizu). Za raziskovalno delo je v letu 2006 prejel Zoisovo priznanje za vrhunske raziskovalne dosežke na področju rentgenske absorpcijske spektrometrije in leta 2020 Preglovo nagrado za izjemne dosežke na področju rentgenske absorpcijske spektrometrije. Do leta 2022 je objavil preko 200 znastvenih člankov v revijah z visokom faktorjem upliva. Njegovo delo je visoko citirano (preko 3500 čistih citatov), njegov Hirschev indeks je 30.

Izbrane objave:

  1. ZABILSKY, Maxim, ARČON, Iztok, DJINOVIĆ, Petar, TCHERNYCHOVA, Elena, PINTAR, Albin. In-situ XAS study of catalytic N2ON2O decomposition over CuO/CeO2CuO/CeO2 catalysts. ChemCatChem. 2021, vol. 13, iss. 7, str. 1814-1823,. DOI: 10.1002/cctc.202001829.

  2. LUIN, Uroš, ARČON, Iztok, VALANT, Matjaž. Structure and population of complex ionic species in FeCl2FeCl2 aqueous solution by X-ray absorption spectroscopy. Molecules. Feb. 2022, vol. 27, iss. 3, str. 1-13, ilustr. ISSN 1420-3049. DOI: 10.3390/molecules27030642.

  3. MAVER, Ksenija, ARČON, Iztok, FANETTI, Mattia, AL JITAN, Samar, PALMISANO, Giovanni, VALANT, Matjaž, LAVRENČIČ ŠTANGAR, Urška. Improved photocatalytic activity of SnO2SnO2-TiO2TiO2 nanocomposite thin films prepared by low-temperature sol-gel method. Catalysis today.. DOI: 10.1016/j.cattod.2021.06.018

  4. KODRE, Alojz, ARČON, Iztok, PADEŽNIK GOMILŠEK, Jana. Photoexcitation processes in atoms. V: CHANTLER, C. T. (ur.). International tables for crystallography. Volume I, X-ray absorption spectroscopy and related techniques. 1st ed. Bognor Regis; Weinheim; Indianapolis: Wiley. 2021, str. 1-5, International tables for crystallography. ISBN 978-1-119-43394-1. ISSN 1574-8707. DOI: 10.1107/S1574870720003511.

  5. POTISEK, Mateja, LIKAR, Matevž, VOGEL-MIKUŠ, Katarina, ARČON, Iztok, GRDADOLNIK, Jože, REGVAR, Marjana. 1,8-dihydroxy naphthalene (DHN) - melanin confers tolerance to cadmium in isolates of melanised dark septate endophytes. Ecotoxicology and environmental safety. 2021, vol. 222, str. 1-9. ISSN 0147-6513. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112493.

  6. PONGRAC, Paula, ARČON, Iztok, CASTILLO MICHEL, Hiram, VOGEL-MIKUŠ, Katarina. Mineral element composition in grain of awned and awnletted wheat (Triticum aestivum L.) cultivars : tissue-specific iron speciation and phytate and non-phytate ligand ratio. Plants, ISSN 2223-7747, 2020, vol. 9, no. 1, str. 79-1-97-14, doi: 10.3390/plants9010079.

  7. SCAFURI, Antonio, BERTHELOT, Romain, PIRNAT, Klemen, VIŽINTIN, Alen, BITENC, Jan, AQUILANTI, Giuliana, FOIX, Dominique, DEDRYVÈRE, Rémi, ARČON, Iztok, DOMINKO, Robert, STIEVANO, Lorenzo. Spectroscopic insights into the electrochemical mechanism of rechargeable calcium/sulfur batteries. Chemistry of materials. 13 Oct. 2020, vol. 32, no. 19, str. 8266-8275, DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02074.