Metody počítačové fyziky 2

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra fyzikální elektroniky

Anotace:

První část je věnována částicovým simulačním metodám. Patří sem simulační metody používané ve fyzice mnoha částic - Molekulární dynamika a Metoda Monte Carlo, kinetické simulace pomocí metody Monte Carlo řešící problémy transportu částic a částicové simulační metody ve fyzice plazmatu (případně astrofyzice). Druhá část je věnována problémům řešení Maxwelllových rovnic, problémům kvantové fyziky a přehledu některých algoritmů umělé inteligence.

Požadavky:

Metody počítačové fyziky 1

Osnova přednášek:

1) Statistická fyzika a úvod do molekulární dynamiky

2) Potenciály a integrace pohybových rovnic

3) Měření v molekulární fyzice a realizace simulace

4) Základy metody Monte Carlo, Monte Carlo integrace

5) Metropolisův algoritmus

6) Kinetické Monte Carlo simulace pro transport částic

7) Částicové simulace ve fyzice plazmatu

8) Metoda Particle in Cell

9) Metody řešení Maxwellových rovnic

10) Metoda konečných diferencí v časové oblasti (Finite Difference Time Domain)

11) Numerické simulace problémů kvantové fyziky

12) Algoritmy z oblasti umělé inteligence

Osnova cvičení:

1) Přesnost a stabilita metod pro integraci pohybových rovnic

2) Simulace molekulární dynamiky a měření párové korelační funkce

3) Metropolisův algoritmus

4) Transport rychlých elektronů v pevné látce pomocí kinetického Monte Carlo

5) Příklady elektrostatických simulací pomocí Particle in Cell

6) Šíření elektromagnetického pulsu pomocí metody Finite Difference Time Domain

Cíle studia:

Znalosti:

Získání přehledu o základních metodách a výpočetních nástrojích v daných fyzikálních oblastech zahrnující termodynamiku a statistickou fyziku, fyziku plazmatu, elektrodynamiku a kvantovou mechaniku.

Schopnosti:

Schopnost samostatně se orientovat v probíraných simulačních metodách a umět je v jednoduchých případech aplikovat. Vypracovat krátkou prezentaci o daném výpočetním kódu a jeho použití.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] H. Gould, J. Tobochnik, W. Christian: An Introduction to Computer Simulation Methods - Applications to Physical Systems, 3rd edition, Pearson, 2007.

Doporučená literatura:

[2] R.H. Landau, M.J. Páez, Ch.C. Bordeianu: A Survey of Computational Physics - Introduction to Computational Sciences, Princeton University Press, 2008.

[3] I. Nezbeda, J. Kolafa a M. Kotrla: Úvod do počítačových simulací. Metody Monte Carlo a molekulární dynamiky, skriptum University Karlovy (Karolinum, Praha 1998, 2003).

[4] D.C. Joy: Monte Carlo modeling for electron microscopy and microanalysis, Oxford University Press, New York, 1995.

[5] A. Bondeson, T. Rylander, P. Ingelstrom, Computational Electromagnetics (Texts in Applied Mathematics), Springer, 2005.

Studijní pomůcky:

Počítačová učebna Linux a programem Matlab.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• BS Informatická fyzika (povinný předmět oboru)