FPF:UFPA116 Úvod do moderní fyziky - Informace o předmětu
UFPA116 Úvod do moderní fyziky
Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavěléto 2015
- Rozsah
- 4/0/0. 4 kr. Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. Ing. Petr Habrman, CSc. (přednášející)
- Garance
- doc. Ing. Petr Habrman, CSc.
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě - Předpoklady
- UFPA112 Zákl. elektř. a magnet. && UFPA110 Mech. a molek. fy pro apl. fyz && ! UFZP001 Úvod do moderní fyziky
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Monitorování životního prostředí (program FPF, B1702 AplF)
- Počítačová technika a její aplikace (program FPF, B1702 AplF)
- Cíle předmětu
- Předmět zavede studenty ke studiu nitra hmoty. Budou formulovány fyzikální zákony platné pro mikrosvět a jejich důsledky nezbytné pro pochopení principů moderních technologií. Součástí přednášek jsou experimentální demonstrace diagnostických, analytických a zobrazovacích postupů a metod.
- Osnova
- Od atomů k nanotechnologiím. Můžeme atomy pozorovat? Přehled principů a dosažených výsledků moderních zobrazovacích metod. Lze s jednotlivými atomy cíleně manipulovat? Jak dokážeme rozlišit atomy, určit jejich hmotnost a další jejich vlastnosti.
Černé těleso, teplotní vyzařování a kvantování energie. Stefanův a Boltzmannův zákon. Wienovy zákony. Planckův vyzařovací zákon a představa kvantování energie. Vyzařování černého tělesa v praxi.
Dualismus. Energie jako vlnění a jako částice. Fotoefekt, Comptonův jev. De Broglieova hypotéza a její experimentální potvrzení. Heisenbergovy relace neurčitosti.
Atomy a jádra. Rutherfordův experiment a planetární model atomu. Spektrální série atomu vodíku a jejich sjednocení. Bohrův model atomu vodíku a postuláty. Elektronové energetické hladiny a jejich experimentální důkaz.
Úvod do kvantové mechaniky. Vlnová funkce v kvantové mechanice. Základní matematický aparát kvantové mechaniky. Časová a bezčasová Schrödingerova rovnice. Částice v potenciálové jámě. Kvantování energie. Potenciálová bariéra a tunelový jev. Momenty hybnosti, magnetické momenty a kvantová čísla. Harmonický oscilátor. Řešení Schrödingerovy rovnice pro atom vodíku.
Atomy s mnoha elektrony. Pauliho vylučovací princip. Slupkový model atomu. Periodicita kvantových stavů elektronů v atomech.
Rentgenové záření a jeho aplikace. Buzení rentgenového záření. Brzdné a charakteristické záření. Moseleyův zákon. Augerův jev. Zeslabení rentgenového záření při prozařování. Aplikace rentgenového záření, počítačová tomografie.
Lasery a jejich aplikace. Zářivé přechody v elektronovém obalu. Stimulovaná absorpce. Spontánní a stimulovaná emise. Inverzní populace a realizace kvantového generátoru. Vlastnosti laserů a jejich aplikace.
Atomová jádra a jejich základní vlastnosti. Vazbová energie a jaderná síla. Kapkový a slupkový model jader. Jaderná magnetická rezonance a její aplikace.
Jaderné reakce, druhy a mechanismy průběhu. Účinný průřez jaderné reakce.
Radioaktivita, štěpení jader a termojaderná fúze. Rozpadový zákon, aktivita. Rozpady: alfa, beta a gama. Radioaktivní datování. Štěpná jaderná reakce, uvolněná energie, mechanismus štěpení, jaderný reaktor. Termojaderná fúze ve hvězdách a řízená fúze, Lawsonovo kritérium, perspektivy.
Interakce ionizujícího záření s látkou, jeho měření a aplikace. Průchod těžkých a lehkých nabitých částic látkou. Ionizace a excitace, emise brzdného záření, Braggova křivka, dosah. Mechanismy zeslabení záření gama při průchodu látkou. Principy a cíle detekce ionizujícího záření. Detektory a rozlišení částic: prostorové, časové, energetické. Přehled trasovacích, analytických a zobrazovacích metod. Principy radiační ochrany.
- Od atomů k nanotechnologiím. Můžeme atomy pozorovat? Přehled principů a dosažených výsledků moderních zobrazovacích metod. Lze s jednotlivými atomy cíleně manipulovat? Jak dokážeme rozlišit atomy, určit jejich hmotnost a další jejich vlastnosti.
- Literatura
- povinná literatura
- HALLIDAY D., RESNICK R., WALKER J. Fyzika. Část 4 a 5. VUTIUM Brno, 2000. ISBN 80-214-1868-0. info
- Výukové metody
- Přednáška s aktivizací
Přednáška s diskusí
Demonstrace - Metody hodnocení
- Zápočet
Kombinovaná zkouška - Informace učitele
- Zkouška je písemná a ústní.
S hodnotícími kritérii jsou studenti detailně seznámeni při zahájení výuky při přednášce a to včetně souboru zkušebních otázek. - Další komentáře
- Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
- Statistika zápisu (nejnovější)
- Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fpf/leto2015/UFPA116