|
Vyučující
|
-
Vlček Karel, doc. Mgr. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Kvantová fyzika: experimentální základy, částicově-vlnový dualismus, Heisenbergovy relace neurčitosti, Schrodingerova rovnice, kvantování energie, spontánní a stimulovaná emise (laser), postuláty kvantové teorie, potenciálová jáma, tunelový jev, harmonický oscilátor, atom a molekula vodíku. Statistická fyzika: principy kvantové statistiky, fermiony a bosony.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
- Kontaktní výuka
- 65 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku [10-60]
- 50 hodin za semestr
- Příprava na dílčí test [2-10]
- 15 hodin za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| formulovat Newtonovy pohybové zákony a popsat matematické prostředky pro jejich řešení |
| charakterizovat vlastnosti harmonického oscilátoru a jeho rezonance |
| formulovat termodynamické věty a definovat statistickou entropii |
| formulovat zákony elektrostatiky a elektrokinetiky |
| popsat vlastnosti elektromagnetického pole, sestavit Maxwellovy rovnice |
| Odborné dovednosti |
|---|
| řešit diferenciální rovnice popisující zákony mechaniky a interpretovat jejich výsledky |
| analyzovat interakci dvou harmonických oscilátorů a vysvětlit vznik a vlastnosti charakteristických oscilačních módů a energií |
| odvodit účinnost cyklických termodynamických procesů |
| odvodit vlastnosti elektromagnetického záření ve vakuu řešením Maxwellových rovnic |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: kriticky přistupuje ke zdrojům informací, informace tvořivě zpracovává a využívá při svém studiu a praxi, |
| bc. studium: uplatňuje při řešení problémů vhodné metody a dříve získané vědomosti a dovednosti, kromě analytického a kritického myšlení využívá i myšlení tvořivé s použitím představivosti a intuice, |
| bc. studium: zvažuje možné klady a zápory jednotlivých variant řešení, včetně posouzení jejich rizik a důsledků, |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| vysvětlit princip vlnově-částicové duality mikrosvěta |
| popsat pravděpodobnostní charakter částicové vlny, vysvětlit Heisenbergovu relaci neurčitosti |
| sestavit Schrödingerovu rovnici jakožto fundamentální zákon popisující mikročástici |
| popsat kvantování fyzikálních veličin a s tím související kvantová čísla, popsat strukturu atomu vodíku |
| vysvětlit princip metastabilních stavů a podstatu laseru |
| zobecnit Schrödingerovu rovnici pro relativistické mikročástice, vysvětlit existenci spinu a antičástic |
| formulovat princip nerozlišitelnosti mikročástic, popsat jejich výměnný charakter, popsat strukturu atomu helia |
| porovnat zákony kvantové statistiky se zákony statistiky klasické |
| Odborné dovednosti |
|---|
| vyjmenovat a objasnit důvody vzniku kvantové fyziky |
| aplikovat Heisenbergovy relaci neurčitosti na odhad měřitelnosti fyzikálních veličin |
| řešit a interpretovat výsledky Schrödingerovy rovnice v jednoduchých případech |
| na základě Ehrenfestova teorému vysvětlit, proč a jak kvantové veličiny mikročástic souvisejí s klasickými veličinami makročástic |
| analyzovat a zdůvodnit vliv relativistických efektů na objev zcela nových vlastností mikročástic |
| porovnat kvantové statistické vlastnosti souboru nerozlišitelných fermionů a bosonů, výsledky uvést do souvislosti se supravodivostí látek |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| vychází z požadavků formulovaných v předpokladech předmětu a dále je rozvíjí a zdokonaluje - samostatně získává další odborné znalosti, dovednosti a způsobilosti studiem teoretických poznatků oboru v anglicky psané literatuře - prezentuje vhodným způsobem svou práci i sám sebe před publikem, věcně a kvalifikovaně argumentuje v odborné rozpravě - jednoduchým způsobem dokáže přesvědčit i laické publikum o mimořádných zvláštnostech zákonů mikročástic a jejich potenciálních možností pro tvorbu nových technologií našeho makrosvěta |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška s diskusí, |
| Analyticko-kritická práce s textem, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Řešení problémů, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Diskuse, |
| Prezentace práce studentů, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Test, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
| Test, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Kombinovaná zkouška, |
|
Doporučená literatura
|
-
Beiser, Arthur. Úvod do moderní fyziky. Praha : Academia, 1975.
-
GRIFFITHS, D. J., SCHROETER, D. F. Introduction To Quantum Mechanics. 3. vyd. Cambridge: Cambridge University Press, 2018. ISBN 978-11-071896-3-8.
-
Ibach, Harald; Lüth, Hans. Solid-state physics : an introduction to principles of materials science. [3rd ed]. Berlin : Springer, 2003. ISBN 3-540-43870-X.
-
Krempaský, Július. Fyzika. 2. preprac. vyd. Bratislava : Alfa, 1988.
-
KULHÁNEK, P. Vybrané kapitoly z teoretické fyziky. Praha: AGA, 2016.
-
Slavík, Jan. Řešené příklady z fyziky. 2., Moderní fyzika. 2., přeprac. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita, 2003. ISBN 80-7082-984-2.
-
Úlehla, Ivan; Suk, Michal; Trka, Zbyšek. Atomy, jádra, částice : Celost. vysokošk. učebnice pro stud. matematicko-fyzikálních a přírodověd. fakult. 1. vyd. Praha : Academia, 1990. ISBN 80-200-0135-2.
|