UFAF01 Základy teoretické fyziky

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
zima 2018
Rozsah
0/0. 0 kr. Ukončení: -.
Garance
Centrum interdisciplinárních studií – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Zkouška z tohoto předmětu je součástí Státní závěrečné zkoušky bakalářského studia Astrofyziky.
Osnova
  • Klasická mechanika, elektrodynamika a speciální teorie relativity. Lagrangeovský a hamiltonovský formalismus. Keplerova úloha a základy nebeské mechaniky. Teorie elastického rozptylu. Malé kmity. Mechanika tuhého tělesa, pohyb setrvačníků. Základy hydrodynamiky a hydrostatiky, ideální a viskózní tekutina. Maxwellova teorie elektromagnetického pole, elektromagnetické vlny. Teorie elektromagnetického záření, záření urychleného náboje. Lorentzova transformace a její kinematické důsledky. Minkowského prostoročas, 4-dimenzionální formalismus. Relativistická dynamika, pohyb nabité částice v elektromagnetickém poli. Tenzor energie-hybnosti, relativistické zákony zachování. Tenzor elektromagnetického pole, 4-potenciál, Maxwellovy rovnice v kovariantním tvaru, invarianty elektromagnetického pole.
    Termodynamika a statistická fyzika. Základní pojmy a postuláty termodynamiky. Zákony (principy, hlavní věty) termodynamiky. Tepelné kapacity a vztahy mezi nimi, Mayerův vztah. Práce ideálního plynu při různých vratných dějích. Carnotův cyklus, Carnotova věta, Clausiova rovnice. Termodynamická teplotní stupnice. Termodynamické potenciály, Maxwellovy vztahy. Komponenty a fáze, fázové diagramy, klasifikace fázových přechodů. Rovnice Clapeyronova a rovnice z ní odvozené. Gibbsovo fázové pravidlo. Vratné a nevratné děje, zákon růstu entropie. Základní pojmy a vztahy klasické statistické fyziky. Základní pojmy a vztahy kvantové statistické fyziky. Gibbsovo kanonické rozdělení, Maxwellův-Boltzmannův zákon rozdělení rychlosti. Grandkanonické rozdělení, Fermiho-Diracovo rozdělení. Boseho-Einsteinovo rozdělení a Planckův vyzařovací zákon.
    Kvantová mechanika. Výchozí postuláty a principy kvantové mechaniky, vlnová funkce a její pravděpodobnostní interpretace, rovnice kontinuity. Operátory základních fyzikálních veličin, střední hodnota fyzikální veličiny. Komutátor a relace neurčitosti. Stacionární stavy. Klasická limita, princip korespondence, Ehrenfestovy rovnice. Schrödingerova rovnice a její přesná řešení (volná částice, částice v pravoúhlé potenciálové jámě, lineární harmonický oscilátor, tunelový jev). Moment hybnosti, spin v nerelativistické teorii. Pohyb elektronu v coulombickém poli, spektrum atomu vodíku. Atom vodíku v magnetickém poli (normální Zeemanův jev).
Informace učitele
Uspokojivé zodpovězení otázek před komisí pro SZZk.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích zima 2008, léto 2009, zima 2009, léto 2010, zima 2010, léto 2011, zima 2011, léto 2012, zima 2012, léto 2013, zima 2013, léto 2014, zima 2014, léto 2015, zima 2015, léto 2016, zima 2016, léto 2017, zima 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2020.