Spojení na vyučující:
Telefon do kanceláře katedry: 466 036 026
Email: Milos.Steinhart@upce.cz
Studentská 84, místnost 06036 (514) Telefon: 466 036 029
Vyjímečně: (nefunguje, když jsem mimo CZ: SMS: 608 282 434)
Email: Eva.Widenska@upce.cz
Email: Svetlana.Sajdlova@upce.cz
Seznam úloh pro C011 a pondělní C705:
0)
Pravidla pro laboratoře.
1)
Torzní kmity a moment setvačnosti.
2a)
Rovnovaha sil;
2b)
Balistické kyvadlo.
3)
Viskozita Newtonovských kapalin.
4)
Měrná tepelná kapacita pevných látek.
5)
a) Měření odporu rezistorů; b) Výkon stejnosměrného proudu.
6)
a) Specifický náboj elektronu; b) Lorentzova síla.
7)
Hranolový spektrometr a vodíkové spektrum.
8a)
Difrakce světla na štěrbině a dvojštěrbině.
8b)
Difrakce elektronů na krystalové mřížce.
9a)
Polarizace světla.
9b)
Ohnisková vzdálenost spojných čoček.
10)
Kalibrace odporového teploměru, termočlánku a termistoru.
11)
Charakteristické a brzdné RTG záření.
!!! Důležité poznámky k úlohám a protokolům !!!
a) Základní návody se získají rozkliknutím čísla úlohy. Někdy se názvy v nich
neshodují úplně přesně s názvy úloh. Do hlaviček protokolů pište názvy a čísla
úloh podle tohoto seznamu!
b) U každé úlohy jsou papírové desky. V nich je podpisový arch, kam se
laskavě zapište. Dále tam může být aktuálnější nebo podrobnější vysvětlení
úlohy.
c) Protokoly by měly být co nejstručnější a soustředit se jen na váš přínos.
Teoretická část by měla obsahovat stručně popsané principy a hlavní vztahy,
čili v žádném případě okopírovaný návod. Nejdůležitější jsou výpočty, jejich
grafické zobrazení a závěr. Z kvalitních grafů a závěru se čtenáři jakékoli
publikace nejsnáze dozví, o co v ní kráčí. V případě protokolů například fakt,
že autor některým požadavkům úlohy vůbec nerozumí.
d) Návody obsahují metody zjišťování parametrů z grafů, které se používaly před
rozšířením počítačů. Je dobré jim rozumět, ale vy používejte důsledně výsledků
regrese!
e) Kvalitní graf má vhodně volené měřítko, aby dobře ukázal to, co má. Musí
obsahovat všechny experimentální body a jejich proložení vhodnou závislostí.
Nikdy ne klikatou čárou, která všechny body spojuje! Samozřejmostí
jsou popsané osy a dobře rozlišené křivky, pokud je jich více.
f) Závěr musí obsahovat přehledný souhrn výsledků měření a jejich posouzení.
Chybu měření určete ze statistiky nebo odhadněte s přesností na jednu platnou
číslici a na příslušném řádu zaokrouhlete výsledek.
U měření stejné veličiny různými metodami - jejich srovnání (odpory, čočky...),
u měření fyzikálních konstant nebo obecně známých parametrů - srovnání s
tabulkovými hodnotami jako relativní číslo (viskozita, měrná tepla, Planckova
konstanta, vlnová délka CuK, teplotní koeficienty u Pt100...), u ověření
fyzikálního principu - posouzení, jak dobře funguje (momenty setvačnosti známých
těles, Steinerova věta, skládání sil, Lorentzova síla...). Případné nesrovnalosti
zpravidla indikují chybné zpracovaní měření. Je třeba je odstranit, v nejhorším
případě odůvodnit!
g) Sběr dat pomocí PC byl zamýšlen k osvobození studentů od nudných činností,
jako je zapisování hodnot. Jeho ovládání je ale dosti složité a nepříliš intuitivní.
Za žádných okolností vám ale nesmí zastínit fyzikální postatu měření!
Přečtěte si a pokuste se pochopit obecné fungování nešťastného programu
DataStudio.
Na problémy na stránce nebo v laboratořích upozorněte, prosím, vedoucího nebo
jiné vyučující.
Místo a čas konání a program laboratoří: pondělky 10-12 C011, 14-16 C011, 16-18 C705,C011
24. 2. Úvody
3.3. 10.3. 17.3. 24.3 31.3.
7.4. 14.4. 28.4.
5.5. 12.5.
21. 4. Je Pondělí velikonoční.
19.5. Zkoušení a případné doměřování za nepřítomnost nebo kdo chce mít změřené všechny
úlohy.
*
Starší souhrnné návody k laboratorním
cvičením z fyziky I.
*
Starší souhrnné návody k laboratorním
cvičením z fyziky II.
*
Pojednání o chybách měření obecný úvod do laboratorních úloh.
Hlavní informace pro pokročilou fyziku:
Program přednášek pro studenty denního studia.
Aktuální>>>¿
Sylabus of the course in English.
Definitivní seznam otázek ke zkoušce a pravidla zkoušení.
Doporučujeme Vaší pozornosti pojednání o chybách měření obecný úvod do laboratorních úloh.
Zájemcům o krásné příklady použití fyziky v běžném životě doporučuji navštívit
stránku.
Velmi zajímavé a poučné jsou též přípravné texty k
FO.
Budu vděčný za každou připomínku k této stránce, k výuce nebo k činnosti katedry obecně.
Za kolektiv katedry fyziky M. Steinhart
Předběžné podmínky zkoušky:
Seznam doporučené literatury :
- Steinhart M.: Pokročilá fyzika, PPT prezentace pro předmět Fyzika II, dostupné z této webové stránky, KF UPCE 2007
- Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika 1-5, VUTIUM, Prometheus Brno 2001
- Feynman R. P., Leighton R. B., Sands M.: Feynmanovy přednášky z fyziky 1-3, Fragment Havlíčkův Brod 2002
- Cimpl Z.: Optika, UPCE 2002
- Tulka J., Pirkl S.: Kmity a vlny, UPCE 2004
- Pirkl S.: Úvod do kvantové fyziky, učební text pro předmět Fyzika II, dostupný na webových stránkách KF UPCE
U zkoušky si každý vylosuje 3 otázky z následujícího seznamu a může si
vybrat pořadí první z nich. Další postup určí zkoušející.
Odpovědět na otázku znamená vysvětlit princip příslušného jevu, uvést
příklad využití a eventuálně umět provést jednoduchý související výpočet.
Seznam otázek ke zkoušce :
- Čím se liší reálný plyn od ideálního a kdy jej lze za ideální považovat?
- Co je příčinou tlaku plynu na stěny nádoby?
- Ekvipartiční teorém.
- Závislost tlaku na hloubce kapaliny. Archimédův zákon.
- Zachování energie v proudící ideální kapalině. Hydrodynamický paradoxon.
- Jak je definována Newtonovská kapalina a její vizkozita?
- Co dělá vodič vodičem a jaký materiálový parametr popisuje, jak dobře vede?
- Jak se chová reálný zdroj napětí a jaký význam má jeho vnitřní odpor?
- Co je to Hallův jev, jak se provádí a jaké informace poskytuje?
- Termoelektrický jev. Termočlánek. Peltiérův jev.
- Jak závisí vodivost vodičů na teplotě?
- Jak závisí vlastní vodivost polovodičů na teplotě?
- Co je to příměsová vodivost polovodičů? Jak se jí dociluje a jaké
jsou její typy a příslušné dominantní nosiče náboje?
- Jak funguje přechod P-N?
- Co je to kapacita kondenzátoru? Jakou energii má nabitý kondenzátor?
- Co se stane, vložíme-li dielektrikum s nejběžnějším typem chování do
kondenzátoru?
- Vysvětlete význam jednotlivých Maxwellových rovnic, které vám budou ukázány.
- Popište chování elektromagnetických vln ve vakuu. Uveďte příklady.
- Popište chování elektromagnetických vln v nevodivém prostředí. Uveďte příklady.
- Co je to index lomu a co je jeho příčinou? Jak a kdy se projevuje?
- Co je to disperze světla. Jak a kdy se projevuje?
- Popište princip činnosti a chování nejčastěji užívaných optických
elementů - zrcadel a tenkých čoček.
- Jak je vymezena geometrická optika? Uveďte příklady, kdy přestává platit.
- Co je to totální odraz? Kdy k němu dochází a jak se využívá?
- Co je to polarizace světla? Jak lze polarizované světlo získat a využít?
- Co je to Dopplerův jev a jak se využívá?
- Jaké jsou hlavní vlnové vlastnosti částic?
- Co je to vnější fotoelektrický jev? Jaká je jeho energetická bilance?
- Co je to záření černého tělesa? Uveďte příklady jeho použití.
- Co je to dualismus vln a částic? Uveďte příklady.
- Jak vzniká rentgenovo záření? Jaké jsou příčiny existence spojitého a
charakteristického záření?
- Jak funguje laser a jak se využívá jeho záření?
- V čem je rozdílný kvantověmechanický popis mikrosvěta od popisu klasického?
- Co jsou to relace neurčitosti a co znamenají?
- Co je to kvantové tunelování a na čem kvalitativně závisí jeho pravděpodobnost?
- Co jsou to bosony a co fermiony? Jaké jsou rozdíly v jejich chování?
- Za jakých okolností jsou veličiny kvantovány? Uveďte příklady.
- Kolik a jakých kvantových čísel má elektron v obalu atomu? Jaká jsou
pravidla jeho vystavby?
- Jaké jsou druhy radioaktivity a jaderných reakcí? Jaká je jejich
energetická bilance?
- Čím se zabývá speciální teorie relativity a jaké jsou její hlavní
postuláty?
Laboratorní cvičení
z fyziky I a II:
*
Návody k laboratorním
cvičením z fyziky I.
*
Návody k laboratorním
cvičením z fyziky II.
Na začátek
Seznam úloh
z laboratorních cvičení z fyziky I a II pro studenty dálkového
studia:
Na začátek
Může se stát, že plán nebude pokaždé úplně přesně dodržen.
Přednášky jsou doplněny o kostru v power-pointu.
Je vhodné si ji vytisknout předem a místo psaní se soustředit na vlastní výklad.
PPT kostra by měla pomoci ve studiu. V žádném případě si ale
nedělá nárok nahradit ani přednášku, ani skripta, ani jiný ucelený učební
text.
Kostra bude dodatečně nepatrně upravována. Na spodní části obrázků je datum,
které odpovídá poslední úpravě.
Slidy označené * přesahují požadavky pro tento kurs. Jsou ale užitečné
pro získání ucelenějšího obrazu o látce.
Na stránce i slidech je stále řada chyb. Budu vděčný za vaši každou
pomoc a konstruktivní připomínku!
30.09. M.S. 3 hod.: Základy makroskopických projevů mikrosvěta.
Atomová hypotéza a dalekodosahové síly.
Kinetická teorie plynů. Tlak plynu.
Zákon Avogadrův a zákon Daltonův.
Ekvipartiční teorém. Molární tepla.
Maxwellův zákon rozdělení rychlostí a jeho důsledky.
Reálné plyny. Rovnice van der Waalsova.
fIIp_01
07.10. M.S. 3 hod.: Za tajemstvím kontinua.
Od Hookova zákona ke kapalinám.
Hydrostatika: Pascalův a Archimedův zákon. Povrchové napětí.
Hyrodynamika: Energie a hybnost proudící kapaliny.
Hydrodynamika reálné kapaliny. Newtonovská kapalina.
Viskozita a její měření.
Reynoldsovo číslo - laminární a turbulentní proudění.
Základní pojmy reologie. Viskoelastické chování.
fIIp_02
14.10. M.S. 3 hod.: Chování vodičů v elektrickém poli.
Fyzikální představy o elektrické vodivosti.
Driftová rychlost.
Přenos náboje v kovech.
Ohmův zákon v diferenciálním tvaru.
Pásový model pevné látky.
Supravodivost.
fIIp_03
21.10. M.S. 3 hod.: Chování polovodičů, kapalin a plynů v
elektrickém poli
Polovodiče.
Fermi-Diracovo rozdělení. Fermiho energie.
Dioda. Tranzistor.
Přenos náboje v kapalinách a plynech.
fIIp_04
29.10. M.S. 2 hod.: Chování nevodivých látek v elektrickém poli.
Dielektrika. Polarizace dielektrika.
Hustota elektrické (elektrostatické) energie v látkách.
Feroelektrika. Piezoelektřina.
Elektrooptické jevy. Dielektrická měření.
fIIp_05
04.11. M.S. 3 hod.: Optika I - od Maxwellových rovnic k optice.
Maxwellovy rovnice.
Elektromagnetické vlnění a optika.
Základní optické veličiny zavedené z Maxwellových rovnic.
Fyzikální principy základních optických elementů - reflexe, refrakce a difrakce.
fIIp_06
11.11. M.S. 3 hod.: Optika II - geometrická optika.
Základy geometrické optiky. Huyghensův a Fermatův princip.
Jejich aplikace na odvození zákona odrazu a Snellova zákona pro lom.
Související jevy: totální odraz, fata morgana.
Obecné požadavky na optickou soustavu.
Idealizace - tenká čočka, ohnisková vzdálenost. Tlustá čočka.
Jedoduché optické přístroje: oko, lupa, okulár, mikroskop, dalekohled.
Poznámky k vlnové optice.
fIIp_07
18.11. M.S. 3 hod.: Optika III - negeometrická optika.
Reflexe podrobněji - Fresnelovy vzorce.
Absorpce světla.
Průchod světla absorbujícími a neabsorbujícími vrstvami.
Polarizace světla. Využití polarizovaného světla.
Optika tenkých vrstev.
Záření černého tělesa.
fIIp_08
25.11. M.S. 3 hod.: Základy moderní fyziky.
Dualismus vln a částic v mikrosvětě.
De Broglieova vlnová délka.
Fotoelektrický jev. Vznik rentgenového záření.
Difrakce rentgenového záření a elektronového svazku.
Comptonův jev. Laser.
fIIp_09
02.12. M.S. 3 hod.: Základy kvantové mechaniky.
Kořeny kvantové mechaniky. Relace neurčitosti.
Pravděpodobnostní popis. Vlnová funkce.
Schrödingerova rovnice. Operátory fyzikálních veličin.
fIIp_10
09.12. M.S. 3 hod.: Aplikace kvantové mechaniky.
Volná částice. Částice v potenciálové jámě.
Harmonický oscilátor. Atom vodíku.
Mnohaelektronové systémy.
Moment hybnosti a magnetický moment elektronového obalu.
Paramagnetismus z hlediska klasické a kvantové fyziky.
Vazby mezi atomy. Molekula vodíku.
fIIp_11
16.12. T.S. 2 hod.: Základy jaderné fyziky a energetiky.
Fyzika atomového jádra.
Jaderné reakce - štěpení a syntéza.
Jaderná energetika.
Základy dozimetrie.
fIIp_12
06.01. M.S. 3 hod.: Základy astronomie a kosmologie.
Krátká exkurze do teorie relativity (speciální a obecné).
Hlavní způsoby pozorování - optické a radioastronomie.
Hubbleův zákon.
Standardní model historie vesmíru. Velký třesk.
Otevřené otázky - temná energie a temná hmota ve vesmíru.
Život ve vesmíru.
fIIp_13
Sylabus of the course in English:
Basics of the influence of the macroworld by the microworld.
Basics of the mechanics of continuum.
Conductivity in conductors.
Conductivity in semiconductors and other partly conductive environments.
Behaviour of non-conductive materials in electric field.
From Maxwell equations to optics.
Basics of geometrical optics.
Basics of non-geometrical optics.
Basics of modern physics.
Basics of quantum mechanics.
Selected simple and illustrative applications of quantum mechanics.
Basics of nuclear physics and energetics.
Basics of astronomy and cosmology.
Program přednášek pro dálkové studium: