Obecná fyzika III (Kmity, vlny, optika) (FSI-TF3)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními zákonitostmi
optiky a atomové fyziky. Úkolem je, aby studenti dobře pochopili
ty jevy, které podstatně ovlivnily rozvoj moderních vědeckých
a technických oborů a vznik řady mezioborových disciplín.
Výstupy studia a kompetence:
Student získá znalosti o vlastnostech optických prvků k zobrazování a přenosu informací, o významu interference a difrakce světla v měřicích
metodách a o základních zákonitostech struktury látech. Naučí se
výpočtům zobrazení optickými soustavami a rozdělení intenzity v inter-
ferenčních a difrakčních jevech s výrazným aplikačním charakterem.
Získají představu o modelování jednoduchých jevů kvantové fyziky.
Prerekvizity:
 

Vazby k jiným předmětům:
povinná prerekvizita: Obecná fyzika I (Mechanika a molekulová fyzika) [TF1]
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je věnován základům optiky a atomové fyziky.V optice jsou vyloženy následující oblasti: geometrická optikazobrazování v paraxiálním a obecném prostoru, aberace, základníoptické přístroje), vlnová optika (interference, elementárníteorie koherence, Fraunhoferova a Fresnelova difrakce, vlnovárovnice, interakce mezi zářením a látkou.)V atomové fyzice je výklad zaměřen na strukturu atomů a principykvantové fyziky.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu:
1. Účast ve cvičení minimálně 80%. Při nedodržení této podmínky
může vyučující stanovit náhradní podmínku.
2. Získání minimálně poloviny z maximálního počtu bodů na
písemných kontrolních pracích konaných v sedmém
a dvanáctém týdnu výuky.
Zkouška: Zkouškou se ověřuje znalost jevů, definic a zákonů,
pochopení jejich souvislostí, zejména pak početní řešení konkrétních
úloh. Zkouška má část písemnou a část ústní. Při hodnocení se
přihlíží k výsledkům ve cvičení.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 4 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  12 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení na počítači  2 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Elektromagnetické vlny. Rovinná a kulová vlna. Polarizace vln.
2. Fotometrie.
3. Zákony geometrické optiky. Základní optické prvky.
4. Optické zobrazování. Optické přístroje. Aberace optických soustav.
5. Interference světla (dvou- a vícepaprsková) . Interferometry.
6. Difrakce světla: Fresnelova a Fraunhoferova. Princip holografie.
7. Interakce světla s látkou. Fresnelovy vztahy. Polarizece světla.
8. Disperse světla. Absorpce světla. Rozptyl světla. Zdroje světla.
9. Zákonitosti teplotního záření. Kvantování energie záření.
10. Fotoelektrický jev. Fotony. Rentgenové záření. Comptonův jev.
11. Zákonitosti spekter atomů. Bohrova teorie. Kvantování orbitů.
12. Základy kvantové mechaniky. Vlnové vlastnosti částic. Vlnová funkce.
13. Energetické stavy atomů. Spektra. Vynucené záření. Lasery.
14. Struktura atomových jader. Radioaktivita. Jaderné přeměny.
    Cvičení odborného základu 1. Popis vlny. Přenos energie vlněním.
2. Energetické a fotometrické charakteristiky elmg. záření.
3. Snellův zákon. Úplný odraz. Šíření světla v gradientním prostředí.
4. Zobrazovací rovnice. Matice zobrazení. Konstrukce chodu paprsků.
5. Youngův experiment. Interference světla na vrstvě.
6. Difrakce na štěrbině, mřížce, jednom a více kruhových otvorech.
7. Odrazivost, propustnost. Šíření světla anizotropním prostředím.
8. Kirchhoffův, Planckův, Stefanův-Boltzmannův a Wienův zákon.
9. Energie, hybnost a hmotnost fotonu. Srážka fotonu s elektronem.
10. Spektra vodíku. Bohrovy postuláty. Energie stavů atomu.
11. Příklady řešení Schrödingerovy rovnice. Princip neurčitosti.
12. Vazební energie. Radioaktivní přeměny. Štěpení a syntéza jader.
    Cvičení na počítači 13. Trasování paprsků izotropním prostředím.
14. Dvouparsková a vícepaprsková interference na vrstvě.
Literatura - základní:
2. MAIN, I. G.: Kmity a vlny ve fyzice. Academia, 1990.
3. FRENCH, A.P.: Vibrations and Waves. Norton, 1971
Literatura - doporučená:
2. HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika. VUTIUM, Brno 2001
3. MAIN, I. G.: Kmity a vlny ve fyzice. Academia, 1990.
4. KUBĚNA, J.: Úvod do optiky. MU Brno 1994, skriptum.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 2 L