FPF:UFMMTBP006 Atomic and Nuclear Physics - Course Information

UFMMTBP006 Atomic and Nuclear Physics

Extent and Intensity

4/2/0. 7 credit(s). Type of Completion: zk (examination).

Teacher(s)

RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (lecturer)
RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (seminar tutor)

Guaranteed by

RNDr. Josef Juráň, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Faculty of Philosophy and Science in Opava

Prerequisites (in Czech)

TYP_STUDIA ( B )

Course Enrolment Limitations

The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.

fields of study / plans the course is directly associated with

• Multimedia techniques (programme FPF, MuMeT)

Course objectives (in Czech)

Do výkladu o fyzikálních vlastnostech atomového obalu a jádra jsou zařazeny jak poznatky experimentální fyziky, tak také úvodní partie kvantové mechaniky.

Syllabus (in Czech)

• • Od atomů k nanotechnologiím. Přehled výsledků moderních analytických a zobrazovacích metod. Jak dokážeme manipulovat s atomy a určit jejich vlastnosti? Náboj v elektrickém a magnetickém poli. Vlastnosti elektronu. Princip hmotnostního spektrometru. • 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. • Atomová struktura. Rutherfordův experiment a planetární model atomu. Rutherfordova formule. • Atomy a jádra. Spektrální série atomu vodíku a jejich sjednocení. Potíže planetárního modelu. Bohrův model atomu vodíku a postuláty. Elektronové energetické hladiny. Spektra atomů alkalických kovů. Sommerfeldova teorie a prostorové kvantování. • 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 a magnetické momenty. Kvantová čísla. Vektorový model momentu hybnosti a spinu. Harmonický oscilátor. Řešení Schrödingerovy rovnice pro atom vodíku. • Vybrané experimenty atomové fyziky. Normální Zeemanův jev, anomální Zeemanův jev, Paschenův a Backův jev, Sternův a Gerlachův experiment, Franckův a Hertzův experiment. • Atomy s mnoha elektrony. Pauliho vylučovací princip. Slupkový model elektronového obalu. 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. Jaderný poloměr a jeho stanovení. Elektrické a magnetické momenty jader. Hmotnost jádra, hmotnostní úbytek a vazbová energie. Jaderná síla. Jaderná magnetická rezonance a její aplikace. • Stabilita a modely jader. Kapkový model, Weizsäckerova formule. Statistický model, fermionový plyn. Slupkový model, energetické hladiny. • Jaderné přeměny. Typy a mechanismy průběhu jaderných reakcí. Důsledky zákonů zachování pro jaderné reakce. Účinný průřez jaderné reakce a jeho stanovení. Excitační funkce jaderných reakcí vyvolaných nabitými a nenabitými částicemi. Účinné průřezy vybraných jaderných reakcí s neutrony. • Jaderné reakce s energetickým využitím. Mechanismus štěpné jaderné reakce, energetická bilance štěpení, štěpná řetězová reakce s a bez moderátoru, jaderný energetický reaktor: typy a jejich komponenty.

Language of instruction

Czech

• Enrolment Statistics (Summer 2021, recent)
  
• Permalink: https://is.slu.cz/course/fpf/summer2021/UFMMTBP006