Fyzika II.

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět F7PBNFY2 je, že student úspěšně absolvoval F7PBNFY1 nebo získal zápočet a nevyčerpal všechny zkouškové termíny předmětu F7PBNFY1. Předmět F7PBNFY2 lze klasifikovat až po úspěšné klasifikaci předmětu F7PBNFY1

Úspěšná klasifikace předmětu F7PBNFY2 je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7PBNZKM

Úspěšná klasifikace předmětu F7PBNFY2 je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7PBNZMM1

Úspěšná klasifikace předmětu F7PBNFY2 je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7PBNVT

Úspěšná klasifikace předmětu F7PBNFY2 je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7PBNNT1

Úspěšná klasifikace předmětu F7PBNFY2 je podmínkou pro následnou klasifikaci předmětu F7PBNFCH

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra přírodovědných oborů

Anotace:

Výuka bude vedena prezenčním způsobem, a bude rozdělena na přednášky, cvičení a laboratorní cvičení. K aktivizaci studentů budou sloužit krátké diskuse nad tématem přednášky či cvičení, a to jak na začátku tak v průběhu výuky. Na úvod cvičení budou realizovány krátké testy (5 min.) na ověření znalostí z předchozí hodiny, čímž vyučující získá zpětnou vazbu o znalostech studentů. V průběhu přednášek pak bude prováděno anketní dotazování na klíčové otázky vyučované problematiky, tak aby přednášející získal zpětnou vazbu, jak studenti dané problematice rozumí. Součástí jsou laboratorní cvičení, kde studenti realizují měření v laboratořích a následně zpracovávají z tohoto měření protokoly.

Pro výuku a zejména komunikaci mezi vyučujícími a studenty bude využíváno prostředí Moodle.

Požadavky:

Podmínky zápočtu: zápočet má teoretickou a praktickou část. Úspěšné složení teoretické části vyžaduje nejvýše jednu absenci na početních cvičeních a dále je třeba získat alespoň 60% bodů v zápočtovém testu. Test se skládá z pěti početních úloh z okruhů probíraných na cvičeních. Ke splnění praktické části je nutná 100% účast na laboratorních cvičeních a vypracování všech protokolů. Protokoly jsou známkovány A-F a průměrná známka ze všech protokolů bude součástí celkové klasifikace předmětu.

Podmínky zkoušky: zkouška se skládá z deseti otázek hodnocených deseti body (maximálně 100 bodů). Součástí otázek jsou jak početní příklady, tak teorie pokrývající probranou látku.

Osnova přednášek:

1. Fyzikální interakce a pohled na svět. Chápání fyzikálního modelu pro popis reality. Elektromagnetická interakce, elektrické pole, náboj, Coulombův zákon, indukce a intenzita el. pole

2. Elektrický potenciál, energie a práce v elektrickém poli, kapacita

3. Intenzita magnetického pole, Lorentzova síla, pohyb částice v elektrickém a magnetickém poli

4. Magnetická indukce, Biotův-Savartův-Laplaceův zákon. Energie magnetického pole, elmg. indukce, proud, Ohmův zákon

5. Maxwellovy rovnice, Poyntingův vektor, gradient, divergence, rotace, Laplaceův operátor část 1

6. Maxwellovy rovnice, Poyntingův vektor, gradient, divergence, rotace, Laplaceův operátor část 2

7. Napětí transformační a pohybové, indukčnost

8. Elektromagnetické vlnění - spektrum, vlastnosti a využití různých typů záření

9. Kmity, vlny, podmínka vzniku, jejich vlastnosti, podmínka vzniku, obecná vlnová rovnice, rychlost a vztah k vlastnostem prostředí, diferenciální rovnice 2 řádu, RLC obvod

10.Geometrická optika, vlnová optika, lasery, speciální partie optiky.

11.Model atomu kvantově mechanický model, spektrum záření atomu vodíku, spektroskopie. Záření černého tělesa, Planckův, Wienův, Stefanův-Boltzmannův zákon, fotometrické veliiny

12.Využití elektromagnetického spektra od gama, X, UV, VIS, IR až po radiové frekvence, senzory (fotonásobiče, polovodičové prvky, bolometry), využití ve zdravotnictví

13.Jaderné záření, reakce, reaktory, urychlovače, magnetická rezonance

14.Shrnutí a zakončení.

Osnova cvičení:

Osnova cvičení:

1. Elektrostatika Coulombův zákon, elektrické pole, potenciál, kapacita a kondenzátory

2. Elektrický proud, odpor, Ohmův zákon, elektrické obvody

3. Práce a Jouleovo teplo v elektrickém obvodu, elektrolýza a Faradayovy zákony

4. Magnetické pole, Ampérův zákon, Lorentzova síla, pohyb částic v poli

5. Elektromagnetická indukce, střídavé napětí, RLC obvody

6. Maxwellovy rovnice, vlnové rovnice, elektromagnetické vlnění a základy kvantové mechaniky

7. Geometrická a vlnová optika

Osnova laboratoří:

1. Specifický náboj elektronu

2. Absorbce ionizujícího záření

3. Měření indexu lomu a lámavého úhlu hranolu pomocí goniometru (návod v moodle)

4. Stanovení elektrochemického ekvivalentu mědi a Faradayovy konstanty

5. Var vody za sníženého tlaku (návod v moodle)

6. Hallův jev

7. Úlohy z paprskové optiky

Cíle studia:

Předmět Fyzika II navazuje na předmět Fyzika I a získané znalosti rozšiřuje do oblasti elektromagnetismu a základů atomové a jaderné fyziky a fyziky kondenzovaného stavu.

Předmět se zaměřuje na téma elektromagnetismu, vlnových jevů a optiky. Studenti se seznámí se základy elektrického a magnetického pole, Maxwellovými rovnicemi a elektromagnetickým vlněním. Kurz pokrývá také aplikace těchto jevů v moderní technologii, jako jsou senzory a využití elektromagnetického spektra, včetně jeho aplikace ve zdravotnictví. Dále se probírají jaderné reakce a technologie. Cílem předmětu je propojit teoretické základy s praktickými aplikacemi fyzikálních principů.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER, DUB, Petr (ed.). Fyzika 3+4+5, přeprac. vyd. Přeložil Miroslav ČERNÝ. Brno: VUTIUM, c2013. Překlady vysokoškolských učebnic. ISBN 978-80-214-4123-1.

Doporučená literatura:

[1] VÝUKOVÝ A VZDĚLÁVACÍ SERVER ALDEBARAN. Online. 2025. Dostupné z: https://www.aldebaran.cz/. [cit. 2025-03-07]

[2] KUTÍLEK, Patrik a Jan MIKŠOVSKÝ. Fyzikální praktikum I, II. V Praze: ČVUT, 2009. ISBN 978-80-01-04477-3.

[3] MIT OPENCOURSEWARE. Physics II: Electricity and Magnetism. Online. 2025. Dostupné z: https://ocw.mit.edu/courses/8-02-physics-ii-electricity-and-magnetism-spring-2007/. [cit. 2025-03-07].

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Bakalářský studijní program Biomedicínské nanotechnologie (povinný předmět)