Vlnění, optika a atomová fyzika

Garant předmětu:

Petr Novotný

Přednášející:

Petr Novotný, Josef Schmidt

Cvičící:

Petr Novotný, Josef Schmidt

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Fyzika vlnových dějů mechanických a elektromagnetických: módy, stojaté a postupné vlny, vlnové balíky vdispersním prostředí. Fyzikální optika (polarizace, interference, difrakce, koherence časová a prostorová) a jejímezní případ - optika geometrická. Úvod do kvantové fyziky: záření černého tělesa, kvantum energie, fotoefekt,Comptonův jev, de Broglieovy vlny, modely atomů, atomová spektra.

Požadavky:

Absolvování předmětu Mechanika (02MECH) požadováno, absolvování předmětu Elektřina a magnetismus (02ELMA) velmi doporučováno.

Podmínky zisku zápočtu:

- na cvičení: maximálně 2 neomluvené absence, aktivní účast (práce u tabule, vypracované příklady)

- 2 zápočtové testy (v polovině semestru a na jeho konci v čase přednášky nebo ve vyhrazeném čase mimo výuku): čas na vypracování 80 minut, 4 příklady (4x1 bod), je třeba v součtu získat alespoň 5,0 bodů

- v případě odůvodněné absence je možné požádat o psaní náhradního testu (1-2 týdny po regulárním testu)

- po skončení semestru dva termíny opravných písemek - na každém lze opravit první/druhý zápočtový test - vylepšuje výsledek vybraného testu, hranice pro zisk zápočtu (5,0 bodů) zůstává stejná

- kdo zápočet získal v minulém akademickém roce, je možné si ho nechat uznat

Podmínky úspěšného absolvování zkoušky:

- bez zapsaného zápočtu se nelze účastnit zkoušky (výjimkou je případný předtermín)

- zkouška se skládá z písemné a ústní části, které probíhají v jeden den

- písemná část trvá 120 minut a obsahuje 4 příklady, hodnocení dle standardní klasifikační stupnice ČVUT (tzn. pro E je třeba získat alespoň 50% bodů), při klasifikaci F zkouška dále nepokračuje

- v případě výjimečně dobrého výsledku ze standardních zápočtových testů je možnost odpuštění zkouškové písemky, tato se v takovém případě klasifikuje stupněm A; bodová hranice bude určena po opravení druhého zápočtového testu

- ústní část obsahuje dvě témata (první z obecně vlnové části, druhé z elektromagnetické části), při klasifikaci F i z jednoho tématu je celá ústní část považována za nesloženou

- výsledná známka je aritmetickým průměrem výsledných 3 známek (písemná část, 2 ústní témata)

- při neúspěchu u ústní části je nutné písemnou část opakovat

Osnova přednášek:

1. Kmity soustav hmotných bodů

2. Postupné vlny v nedisperzním prostředí

3. Vlny v disperzním prostředí

4. Energie a odraz vlnění

5. Elektromagnetické vlny

6. Polarizace

7. Interference a difrakce

8. Geometrická optika

9. Záření absolutně černého tělesa, fotony, de Broglieovy vlny

10. Modely atomů a spektra

Osnova cvičení:

Procvičování příkladů na probraná témata odpovídá osnově přednášky výše.

Cíle studia:

Znalosti:

Fyzika kmitů a vlnových dějů mechanických a elektromagnetických, úvod do kvantové fyziky.

Schopnosti:

Aplikace na konkretní fyzikální a technické úlohy spojené s kmitáním a vlněním.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] J. Schmidt: Vlnění, optika a atomová fyzika, elektronická skripta FJFI, 2019, https://physics.fjfi.cvut.cz/~schmijos/voaf/utrzky.php

[2] J. Tolar, J. Koníček: Sbírka řešených příkladů z fyziky (Vlnění), skripta ČVUT, Praha 1999

Doporučená literatura:

[3] F. S. Crawford, Jr.: Berkeley Physics Course 3, Waves, McGraw-Hill, New York 1968. (dostupné v knihovně FJFI ČVUT)

[4] H. Georgi: The Physics of Waves, Prentice Hall, Upper Saddle River NJ 2015 (http://www.people.fas.harvard.edu/~hgeorgi/onenew.pdf)

[5] E. Hecht: Optics, Pearson Education Limited, 2017

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Fyzikální inženýrství - Počítačová fyzika (PS)
• Kvantové technologie (povinný předmět programu)
• Jaderná a částicová fyzika (povinný předmět programu)
• Matematické inženýrství - Matematická fyzika (PS)
• Fyzikální inženýrství - Fyzika plazmatu a termojaderné fúze (PS)
• Matematické inženýrství - Matematické modelování (PS)
• Matematické inženýrství - Matematická informatika-5248 (PS)
• Fyzikální inženýrství - Inženýrství pevných látek (PS)
• Fyzikální inženýrství - Laserová technika a fotonika (PS)