Bakalářské předměty

Fyzika 2

Kód předmětu:FEKT-AFY2
Akademický rok:2017/2018
Typ předmětu:povinný
Typ studia:bakalářský (první cyklus)
Ročník:1
Semestr:letní
Počet kreditů:
Výsledky učení předmětu:
Absolvent předmětu je schopen:
- vysvětlit vznik a vlastnosti harmonických vln postupných a stojatých, popsat Dopplerův jev
- definovat vlastnosti elektromagnetických vln, vysvětlit pojem polarizace světla
- vysvětlit základní principy geometrické optiky, formulovat zákon odrazu a lomu
- popsat interferenci světla, demonstrovat na příkladech
- vysvětlit pojem difrakce, charakterizovat difrakční mřížku, vysvětlit princip holografie
- formulovat základní zákony termodynamiky, popsat princip tepelných strojů
- vysvětlit základní principy kinetické teorie plynů
- popsat fotoelektrický jev, Comptonův jev a důsledky z nich vyplývající pro dualismus vlna – částice
- formulovat Schrödingerovu rovnici, vysvětlit pojmy tunelový jev a kvantové pasti, popsat kvantově mechanický model atomu vodíku
- vysvětlit pojem spontánní a stimulovaná emise a princip laserů
- formulovat základní principy pásové teorie pevných látek
- objasnit radioaktivní rozpad jádra
- popsat princip rentgenu a magnetické rezonance
- na základě teoretických znalostí řešit základní úlohy z klasické a kvantové fyziky
Způsob realizace výuky:
90 % kontaktní výuka, 10 % distančně
Prerekvizity:
Jsou požadovány znalosti z předmětu Fyzika 1 (základy klasické mechaniky, elektřiny a mgnetismu), základy vektorové algebry, diferenciálního a integrálního počtu.
Korekvizity:
Není specifikováno.
Doporučené volitelné složky programu:
Není specifikováno.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět Fyzika 2 navazuje na předmět Fyzika 1. V rámci tohoto předmětu se studenti seznámí se základními vlastnostmi vlnění a jeho popisem. Na obecnou teorii vln navazuje část věnující se elektromagnetickému vlnění a optice. Dále budou studenti seznámeni se základními pojmy a vztahy z termodynamiky. Závěrečné přednášky jsou věnovány základům kvantové mechaniky a jejím aplikacím v teorii laserů a pásové teorii pevných látek, základům jaderné fyziky a využití fyzikálních principů v lékařství.
Teoretická cvičení se tematicky shodují s přednáškami a jsou zaměřena na rozvíjení schopnosti aplikace teoretických znalostí na řešení konkrétních fyzikálních úloh. V laboratorních cvičeních si studenti prakticky ověří některé fyzikální zákonitosti probírané v rámci přednášek.
Znalosti z předmětu Fyzika 2 budou studentům sloužit při studiu řady odborných předmětů, se kterými se setkají během dalšího studia.
Doporučená nebo povinná literatura:
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika Vysoké učení technické v Brně, Vutium, Brno, 2014, Překlad 8. orig. vydání (CS)
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika Vysoké učení technické v Brně Vutium, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006, 2014 (CS)
Fyzika 2. Studijní materiály k přednáškám, cvičením a laboratornímu cvičení. Stránka předmětu na eLearningu VUT. (CS)
Kheilová,M.,Liedermann,K,Tománek,P.,Zdražil,V: Kmity, Vlny, Optika, Termodynamika, Moderní fyzika E-text (CS)
Serway R., A.: Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics Saunders College Publishing, Philadelphia, London,..., 1996 (EN)
Hyperphysics: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html (EN)
Hawkins B., Jones R.: Classical Mechanics Simulations Wiley, New York,Toronto,...,1995 (EN)
Booker,R, Boyse,E.: Nanotechnology for Dummies, John Wiley_Sons, Inc., 2010 (EN)
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody:
Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Zahrnují přednášky, cvičení odb. základů, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává 6 laboratorních zpráv a domácí řešení souboru zadaných příkladů.
Způsob a kritéria hodnocení:
- až 20 bodů za laboratorní cvičení
- až 15 bodů za numerické cvičení (1x test 10 bodů, 1x test 5 bodů)
Podmínkou udělení zápočtu je odměření všech přidělených laboratorních úloh, odevzdání protokolů a získání minimálně 12 bodů ze všech bodovaných aktivit během semestru.
- až 65 bodů za závěrečnou zkoušku
Zkouška je pouze písemná, skládá se z 5 částí: A-Kmity, vlny, B-Optika, C-Termodynamika, D-Moderní fyzika, E-Testové otázky. Pro úspěšné složení zkoušky je nutné získat z každé z částí A - D minimálně 5 bodů z 15 možných.
Jazyk výuky:
čeština
Pracovní stáže:
Není specifikováno.
Osnovy výuky:
1. Vlnění, vlnová rovnice, postupné harmonické vlny, energie přenášená vlněním.
2. Interference vln, stojaté vlny, akustika, Dopplerův jev.
3. Elektromagnetické vlny, polarizace, geometrická optika - odraz a lom, úplný odraz, optické zobrazování, optické přístroje.
4. Interference světla, koherence, Youngův pokus, interference na tenké vrstvě.
5. Difrakce, difrakční mřížky, rentgenová difrakce, holografie.
6. Nultý a první zákon termodynamiky, termodynamické děje, přenos tepla.
7. Kinetická teorie plynů - stavová rovnice ideálního plynu, vnitřní energie a teplota, molární tepelné kapacity.
8. Druhý zákon termodynamiky, entropie, tepelné stroje.
9. Meze klasické fyziky, fotoelektrický jev, Comptonův posuv, dualismus vlna-částice, vlnová funkce.
10. Schrödingerova rovnice, tunelový jev, kvantové pasti, atom vodíku,
11. Atomy s více elektrony. Spontánní a stimulovaná emise, lasery.
12. Pásová teorie pevných látek.
13. Základy jaderné fyziky. Využití fyzikálních principů v lékařství.
Cíl:
- Vytvořit u studentů ucelený soubor poznatků o základních principech a zákonech vybraných partií klasické a kvantové fyziky
- Rozvíjet schopnost řešit jednoduché fyzikální problémy matematickými metodami
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Typ (způsob) výuky:

Přednáška:39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor:doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.
Cvičení odb. zák.:6 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor:doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.
Cvičení na poč.:7 hod., povinná
Vyučující / Lektor:doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.
Laboratorní cvičení:13 hod., povinná
Vyučující / Lektor:doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.
Ostatní aktivity:13 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor:doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.

Partneři, projekty

© 2016 Ústav fyziky

System: Pavel Koktavý, Design: Martin Kopecký