ČeskyEnglish

Popis předmětu - B3B02FY2

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B3B02FY2 Fyzika 2 Rozsah výuky:3+3L
Garanti:Bednařík M. Role:P Zakončení:Z,ZK
Vyučující:Bednařík M.
Zodpovědná katedra:13102 Kreditů:6 Semestr:Z

Anotace:

Předmět Fyzika 2 navazuje na předmět Fyzika 1. V rámci tohoto předmětu se studenti seznámí se základními pojmy a vztahy z fenomenologické a statistické termodynamiky. Na termodynamiku navazuje úvod do teorie vln. Studenti budou seznámeni se základními vlastnostmi vlnění a jeho popisu, přičemž výuka je vedena tak, aby si uvědomili univerzálnost popisu vlnění, bez ohledu na jeho charakter. Závěrečné přednášky jsou věnovány kvantové mechanice. Znalosti z předmětu Fyzika 2 mají studentům sloužit při studiu řady odborných oblastí, se kterými se setkají během studia. Nabyté znalosti z oblasti kvantové mechaniky jim pomohou orientovat se v nových technologiích a v základních principech fungování některých elektronických prvků.

Obsah:

Předmět Fyzika 2 navazuje na předmět Fyzika 1. V rámci tohoto předmětu se studenti seznámí se základními pojmy a vztahy z fenomenologické a statistické termodynamiky. Na termodynamiku navazuje úvod do teorie vln. Studenti budou seznámeni se základními vlastnostmi vlnění a jeho popisu, přičemž výuka je vedena tak, aby si uvědomili univerzálnost popisu vlnění, bez ohledu na jeho charakter. Závěrečné přednášky jsou věnovány kvantové mechanice. Znalosti z předmětu Fyzika 2 mají studentům sloužit při studiu řady odborných oblastí, se kterými se setkají během studia. Nabyté znalosti z oblasti kvantové mechaniky jim pomohou orientovat se v nových technologiích a v základních principech fungování některých elektronických prvků.

Osnovy přednášek:

1. Termodynamické soustavy, stavové a procesní termodynamické veličiny, teplota, teplo, práce, vnitřní energie, ideální plyn, stavová rovnice, tepelná kapacita, 1. a 2. věta termodynamiky.
2. Pracovní cykly, tepelné motory, entropie, základy přenosu tepla (vedení, proudění, záření), rovnice vedení tepla, 3. věta termodynamiky, teplotní roztažnost, kinetická teorie plynů.
3. Druhy vln, základní pojmy (fázová rychlost, grupová rychlost, disipace a disperze vln, disperzní relace), obecná vlnová rovnice, Dopplerův jev. Vlnová rovnice elektromagnetického a akustického pole, šíření elektromagnetických a zvukových vln.
4. Konstruktivní a destruktivní interference, koherence, difrakce vln, Huygensův-Fresnelův princip, blízké a vzdálené pole.
5. Geometrická optika ? paprsková aproximace, světelný paprsek, Fermatův princip, odraz a lom, kritický odraz, tenké čočky.
6. Vlnová optika - Fresnelova a Fraunhoferova difrakce, interference světla.
7. Úvod do kvantové mechaniky - záření absolutně černého tělesa, fotoelektrický jev, Comptonův jev, Bohrův model atomu.
8. Základní principy kvantové mechaniky. Vlnová funkce (vlnové vlastnosti částic a de Broglieho hypotéza, Bornova pravděpodobnostní interpretace, vlastnosti vlnových funkcí).
9. Schrodingerova rovnice, příklady (volná částice, částice v potenciálové jámě, tunelový jev, harmonický oscilátor). Heisenbergovy relace neurčitosti.
10. Pohyb v centrálním poli. Kvantování momentu hybnosti. Kvantová čísla. Spin. Fermiony a bosony. Pauliho vylučovací princip.
11. Pásová teorie pevných látek (vodiče, polovodiče, izolanty).
12. Fyzikální princip laseru (spontánní a stimulovaná emise, inverzní populace).
13. Úvod do fyziky atomového jádra (složení atomového jádra a jeho vlastnosti, radioaktivita, jaderná energie).
14. Rezerva.

Osnovy cvičení:

Osnovy početních seminářů:
1. Řešení vybraných úloh z termodynamiky.
2. Využití kinetické teorie plynů pro výpočet termodynamických veličin.
3. Řešení vlnové rovnice, hledání disperzních relací, výpočet základních vlnových charakteristik.
4. Vyšetřování vlnových vlastností akustických a elektromagnetických vln.
5. Úlohy vztahující se k interferenci na tenké vrstvě.
6. Řešení základních úloh z vlnové optiky.
7. Základní úlohy geometrické optiky.
8. Řešení úloh souvisejících se zářením absolutně černého tělesa.
9. Úlohy vztahující se k fotoelektrickému jevu, Comptonovu jevu a Bohrovu modelu atomu.
10. Řešení Schrödingerovy rovnice pro infinitní a finitní jednorozměrnou potenciálovou jámu.
11. Řešení úloh souvisejících s tunelovým jevem a Heisenbergovými relacemi neurčitosti.
12. Řešení úloh souvisejících s popisem elektronu v centrálním silovém poli.
13. Kontrolní test.
14. Řešení základních úloh z jaderné fyziky.
Osnovy laboratorních cvičení:
1. Úvodní výklad (bezpečnost práce, seznámení s úlohami a laboratorním řádem).
2. Měření ve fyzikálních laboratořích na vybraných úlohách.
3. Vyhodnocení elaborátů.
Seznam laboratorních úloh
1. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu sonarovou metodou a akustický Dopplerův jev. Difrakce ultrazvukových vln.
2. Měření odrazu polarizovaného světla (Fresnelovy vzorce).
3. Stanovení Boltzmannovy konstanty pomocí voltampérové charakteristiky PN přechodu.
4. Teplotní expanze kapalin a pevných látek.
5. Měření na Peltierově článku.
6. Absorpce ionizujícího záření v materiálech.
7. Studium fotoefektu a stanovení Planckovy konstanty.
8. Franckův-Hertzův pokus a stanovení excitační energie atomu rtuti.
9. Studium ohybu světla - Fraunhoferův a Fresnelův ohyb.
10. Měření vlnových délek relativní metodou goniometrem.

Literatura:

1. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, 2000.
2. Kvasnica, J., Havránek, A., Lukáč, P., Sprášil, B.: Mechanika, ACADEMIA, 2004.
3. Sedlák, B., Štoll, I.: Elektřina a magnetismus, ACADEMIA, 2002.
4. Fyzika I a II - fyzikální praktikum, M. Bednařík, P. Koníček, O. Jiříček.
5. Physics I, S. Pekárek, M. Murla, Dept. of Physics FEE CTU, 1992.
6. Physics I - Seminars, M. Murla, S. Pekárek, Vydavatelství ČVUT, 1995.
1. 7. Physics I - II, Laboratory manual, S. Pekárek, M. Murla, Vydavatelství ČVUT, 2002.

Požadavky:

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
BPKYR_2016 Před zařazením do oboru P 3


Stránka vytvořena 21.8.2017 07:47:11, semestry: L/2016-7, Z,L/2017-8, Z/2018-9, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. Ing. Ivan Jelínek, CSc.