Fyzika 2 pro KyR

Přednášející:

Michal Bednařík (gar.), Jaroslav Plocek

Cvičící:

Michal Bednařík (gar.), Jaroslav Plocek

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Předmět Fyzika II navazuje na předmět Fyzika I. V rámci tohoto předmětu se studenti seznámí se základními pojmy a vztahy z termodynamiky. Na termodynamiku navazuje úvod do teorie vln. Studenti budou seznámeni se základními vlastnostmi vlnění a jeho popisu, přičemž výuka je vedena tak, aby si studenti uvědomili univerzálnost popisu vlnění, bez ohledu na jeho charakter. Na teorii vln navazují partie, které se věnují konkrétním druhům vlnění, tj. akustickému a optickému. Závěrečné přednášky jsou věnovány kvantové mechanice a fyzice atomového jádra. Znalosti z předmětu Fyzika II mají studentům sloužit při studiu řady odborných oblastí, se kterými se setkají během studia, zejména v robotice, počítačovém vidění a měřicí technice. Nabyté znalosti z oblasti kvantové mechaniky a jaderné fyziky mají studentům pomoct se orientovat v nových technologiích a v základních principem fungování některých elektronických prvků.

Požadavky:

Znalosti z předmětu Fyzika I, zvládnutí diferenciálního a integrálního počtu funkcí více proměnných a lineární algebry. Podmínky k zápočtu a zkoušce viz http://fyzika.feld.cvut.cz/~bednarik/index.html

Osnova přednášek:

1.Teplota, teplo, kinetická teorie plynů, stavová rovnice, teplotní roztažnost látek.

2.Práce, vnitřní energie, 1. a 2. věta termodynamiky, entropie a pravděpodobnost, 3. věta termodynamiky.

3.Druhy vln, základní pojmy (fázová rychlost, grupová rychlost, disipace a disperze vln, disperzní relace), obecná vlnová rovnice.

4.Skládání vlnění, Huygensův-Fresnelův princip, blízké a vzdálené pole, difrakce vln, Dopplerův jev, paprsková aproximace.

5.Akustické vlny, základní akustické veličiny, lineární vlnová rovnice akustiky, hladina akustického tlaku a intenzity.

6.Geometrická optika - světelný paprsek, Fermatův princip, odraz a lom, kritický odraz, tenké čočky.

7.Vlnová optika - difrakce, Fresnelův a Fraunhoferův ohyb, interference světla, Braggova rovnice, interferometrz. Základy Fourierovské optiky.

8.Polarizace světla a jeho disperze. Anizotropní prostředí, aplikace polarizace, kapalné krystaly. Holografie. Luminiscence (fotoluminiscence, elektroluminiscence, tribuloluminiscence)

9.Základy fotometrie (svítivost, světelný tok, jas, zářivost, absorpce světla).

10.Úvod do kvantové mechaniky - záření absolutně černého tělesa, fotoelektrický jev, Comptonův jev, Bohrův model atomu.

11.Vlnové vlastnosti částic, Schrödingerova rovnice, Heisenbergovy relace neurčitosti, částice v potenciálové jámě, tunelový jev, kvantová tečka,

12.Kvantová čísla, pásová teorie pevných látek (vodiče, polovodiče, izolanty).

13.Princip laseru (plynový, polovodičový, rubínový).

14.Základní pojmy z fyziky atomového jádra, radioaktivita. Subjaderné částice. Urychlovače, štěpení jader, termojaderná fúze.

Osnova cvičení:

1. Úvodní výklad (bezpečnost práce, seznámení s úlohami a laboratorním řádem).

2. Statistická rozdělení ve fyzice, Poissonova a Gaussova distribuce.

3. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu sonarovou metodou a akustický Dopplerův jev. Difrakce ultrazvukových vln.

4. Měření odrazu polarizovaného světla (Fresnelovy vzorce).

5. Stanovení Boltzmannovy konstanty pomocí voltampérové charakteristiky PN přechodu.

6. Teplotní expanze kapalin a pevných látek.

7. Peltierův článek

8. Test z Fyziky II.

9. Absorpce ionizujícího záření v materiálech.

10. Studium fotoefektu a stanovení Planckovy konstanty.

11. Franckův-Hertzův pokus a stanovení excitační energie atomu rtuti.

12. Studium ohybu světla - Fraunhoferův a Fresnelův ohyb.

13. Měření vlnových délek relativní metodou goniometrem.

14. Vyhodnocení elaborátů a zápočet.

Podmínky udělení zápočtu viz http://fyzika.feld.cvut.cz/~bednarik/index.html

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, 2000.

2. Malý, P.: Optika, KAROLINUM, 2008.

3. Sedlák, B., Štoll, I.: Elektřina a magnetismus, ACADEMIA, 2002.

Beiser A.: Úvod do moderní fyziky. ACADEMIA, 1975

5. Fyzika I a II - fyzikální praktikum, M. Bednařík, P. Koníček, O. Jiříček.

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 21p+6l

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt	místnost KN:E-107 07:30–10:00 (přednášková par. 1) Karlovo nám. Zengerova posluchárna K1
Pá

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kybernetika a robotika - Robotika_163230 (povinný předmět programu)
• Kybernetika a robotika - Senzory a přístrojová technika_163253 (povinný předmět programu)
• Kybernetika a robotika - Systémy a řízení_163315 (povinný předmět programu)
• Kybernetika a robotika, před rozřazením do oborů (povinný předmět programu)