FU:FYBSC0010 Atomová a jaderná fyzika - Informace o předmětu

FYBSC0010 Atomová a jaderná fyzika

Rozsah

4/2/0. 7 kr. Ukončení: zk.

Vyučující

RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Josef Juráň, Ph.D. (cvičící)

Garance

RNDr. Josef Juráň, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě

Rozvrh

Út 15:35–18:50 B1

• Rozvrh seminárních/paralelních skupin:

FYBSC0010/01: Čt 10:35–12:10 B4, J. Juráň

Předpoklady

(FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(B)) || (FAKULTA(MU) && TYP_STUDIA(B))

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Aplikovaná matematika (program MU, B1101)
• Aplikovaná matematika pro řešení krizových situací (program MU, B1101)
• Astrofyzika (program FU, FYZB)
• Astronomie a popularizace (program FU, FYZB)
• Matematické metody a modelování (program MU, Bc-M)
• Matematické metody v ekonomice (program MU, B1101)
• Matematické metody v ekonomii (program MU, Bc-M)
• Matematické metody v krizovém řízení (program MU, Bc-M)
• Obecná matematika (program MU, Bc-M)
• Obecná matematika (program MU, B1101)

Cíle předmětu

Cílem předmětu je osvojit si základní představy o struktuře atomu, stavbě atomového obalu a jádra. Výklad je veden v historickém kontextu. Studenti se seznámí s experimenty, které měli zásadní vliv na naše chápání mikrosvěta. Závěrečná část předmětu je věnována částicové fyzice.

Výstupy z učení

Student bude mít po úspěšném absolvování předmětu základní představu o struktuře atomů a bude schopen řešit základní úlohy s nimi související, jako např. záření atomů, radioaktivita, interakce záření s látkou, jaderné reakce, atd.

Osnova

• Historie vývoje představ o atomu: modely atomu, krize klasické fyziky, klíčové experimenty.
• Tepelné záření těles: šedé a absolutně černé těleso, Wienův posunovací zakon, Wienova aproximace, Rayleighův–Jeansův zákon, Planckův vyzařovací zákon, Stefanův–Boltzmannův zákon.
• Dualismus vln a částic: Youngův experiment, teorie světla, fotoefekt, Comptonův jev, de Broglieho hypotéza, Davissonův–Germerův experiment.
• Atom vodíku a jeho spektrum: Geigerův–Marsdenův experiment, Rutherfordův a Bohrův model atomu, energiová hladina, Franckův–Hertzův experiment, Balmerova série.
• Elementy kvantové mechaniky: rozdíly mezi klasickou a kvantovou fyzikou, Schrodingerova rovnice a vlnová funkce, Heisenbergovy relace neurčitosti, kvantové tunelování a jeho aplikace.
• Vlastnosti atomů: Sternův–Gerlachův experiment, spin elektronu, magnetická rezonance. Atomy s více elektrony, Pauliho vylučovací princip, obsazování orbitalů, periodická tabulka prvků. Vznik spekter, Starkův a Zeemanův jev. Molekuly, jejich vazby a spektra.
• Rentgenové brzdné a charakteristické záření. Lasery.
• Jaderná fyzika: Geiger–Marsden experiment, atomové jádro, protony, neutrony, základní charakteristiky nuklidů. Nuklidový diagram, vazební energie, hmotnostní schodek a nadbytek. Modely atomového jádra, jaderná síla.
• Přeměny atomového jádra: zákon radioaktivní přeměny, mechanismus alfa a beta rozpadu, radioaktivní datování.
• Jaderné reakce: kinematika srážek, účinný průřez, jaderné štěpení a termojaderná fúze.
• Interakce ionizujícího záření s látkou: druhy ionizujícího záření a jejich interakce s látkou, absorbce záření v látce, ionizační ztráty a dosah, radiační ztráty a délka. Betheho a Blochova formule, Braggova křivka.
• Dozimetrie: veličiny radiačních dávek, biologické účinky ionizujícího záření, ochrana před zářením.
• Vhled do fyziky vysokých energií: třídění částic, základní síly. Elementární částice a jejich interakce, Standardní model. Urychlovače, detektory, CERN. Kosmické záření. Velký třesk, vznik prvků, nukleosyntéza, reliktní záření, tmavá hmota.

Literatura

povinná literatura
• Halliday D., Resnik R., Walker J. Fyzika. Část 5. 2000 - VUTIUM. Brno, PROMETHEUS, Praha., 2000. info

doporučená literatura
• HABRMAN P. Atomová a jaderná fyzika. Elektronická sbírka příkladů. SU Opava, 2005.
• ÚLEHLA I., SUK M., TRKA Z. Atomy, jádra, částice. Academia Praha, 1990.
• Veltman M. Fakta a záhady ve fyzice elementárních částic. Academia, 2007. ISBN 978-80-200-1500-6. info

neurčeno
• NOSEK D. Jádra a částice, řešené příklady. Matfyzpress, 2005.
• LILLEY J. Nuclear Physics. Principles and Applications. John Wiley, New York, 2005. ISBN 0-471-97936-8. info

Výukové metody

Monologická (výklad, přednáška)
Cvičení
Samostudium studentů
Individuální konzultace

Metody hodnocení

domácí úkoly
náhodný test
zápočtový písemný test
ústní a písemná zkouška

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (léto 2023, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fu/leto2023/FYBSC0010