Studium Studium

FYZIKA IFYZIKA IITEORETICKÁ FYZIKAVNPPLAZMAASTROFYZIKA
ASTRONOMICKÝ KURZELEKTŘINA A MAGNETIZMUS (MIT)MODULYSTŘEDNÍ ŠKOLY

FYZIKA II

Rozsah: 3/3 (přednášky jednou týdně, semináře jednou týdně, laboratoře jednou za 14 dní)
Kód kurzu: B2B02FY2,  letní semestr 2016/2017 Kulhánek, 2017/2018 Koller, 2018/2019 Kulhánek
Učební text: zatím jen formou slajdů
Příklady: zatím jako provizorní pdf
Nahrávky přednášek: YouTube
Laboratoře: server Herodes 

Anotace
Předmět Fyzika II navazuje na předmět Fyzika I, který je prerekvizitou. V rámci tohoto předmětu se studenti nejprve seznámí se základními vlastnostmi vlnění a jeho popisu, přičemž výuka je vedena tak, aby si studenti uvědomili univerzálnost popisu vlnění, bez ohledu na jeho charakter. Podrobněji se seznámí s elektromagnetickými vlnami. Následují partie z relativistické mechaniky, analytické mechaniky a kvantové teorie. Závěrečné přednášky (pokud neodpadnou díky různým svátkům nebo rektorským a děkanským volnům) budou věnovány fyzice atomového jádra, termodynamice a statistice.

Cílem studia není memorování vzorců, ale pochopení probírané látky a samostatné řešení ukázkových problémů a příkladů.

Osnova
  1. Gradient, rotace, divergence a jejich role při fyzikálním popisu světa. Diferenciální tvar Maxwellových rovnic
  2. Vlnění. Základní pojmy, disperzní relace, nerovinné vlny, zvuk, skládání vln, Huygensův a Fermatův princip
  3. Dopplerův jev, rázové vlny, Čerenkovovo záření. Využití v praxi
  4. Vlnová rovnice. Frekvenční analýza, získání disperzní relace
  5. Elektromagnetické vlny. Elektromagnetická vlna ve vakuu,
  6. Elektromagnetická vlna v kovu, skin efekt. Tok energie a hybnosti.
  7. Základní postuláty speciální teorie relativity, Lorentzova transformace.
  8. Relativistický Dopplerův jev, Heavisideovo pole letícího náboje.
  9. Základy analytické mechaniky, Lagrangeovy a Hamiltonovy rovnice, neinerciální soustavy.
  10. Kvantová teorie: Experimenty, které vedly ke kvantové teorii.
  11. Kvantová teorie: Základní pojmy a principy, realizace nekomutujícího světa.
  12. Kvantová teorie: Jednoduché úlohy, tunelový jev, kvantová čísla, pásová struktura.
  13. Fyzika atomárního obalu a atomového jádra. Štěpení jader a fúze. Procesy ve hvězdách a na Zemi.
  14. Úvod do termodynamiky a statistické fyziky.
Podmínky získání zkoušky

Zkouška se skládá ze tří celků:

  1. porozumění látky probírané na přednáškách,
  2. porozumění příkladům probíraným na seminářích,
  3. laboratorní cvičení.

Předmět Fyzika II je zakončen zápočtem a zkouškou. Podmínkou zápočtu, a tím možnosti absolvovat zkoušku, je získat 61 bodů ze 120 možných. Zkouška má písemnou a ústní část. Body v průběhu semestru lze získat takto:

  1. za absolvování laboratoří (hodnotí se 2 nejlepší referáty max. 20 bodů + aktivita max 20 bodů, Celkem max 40 bodů)
  2. za semináře (4 testy + referáty/prezentace, maximálně 80 bodů),

Body jsou pouze podmínkou zápočtu a nemají vliv na průběh závěrečné zkoušky.Ta má písemnou a ústní část. V písemné části zkoušky se řeší jak příklady, tak znalosti okruhů ke zkoušce.

Laboratoře

Pokyny pro vypracování referátů: Stáhnout
Server Herodes (veškeré materiály k laboratořím  na jednom místě) 

Seznam možných laboratorních úloh (v jakémkoli pořadí)
  1. Dopplerův jev Stáhnout,
  2. Planckova konstanta – studium fotoefektu Stáhnout,
  3. Absorpce ionizujícího záření v materiálech Stáhnout,
  4. Franckův-Hertzův pokus a stanovení excitační energie atomu rtuti Stáhnout,
  5. Studium ohybu světla – Fraunhoferův a Fresnelův ohyb Stáhnout,
  6. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu Stáhnout (pokud student měřil v F1, možno nahradit jinou úlohou),
  7. Měření vlnových délek relativní metodou goniometrem Stáhnout,
  8. Studium polarizace světla - Fresnelovy vzorce Stáhnout.
Literatura
  1. Kulhánek, P.: Fyzika 1
  2. Kulhánek, P.: Fyzika 1 – semináře
  3. Kulhánek, P.: Fyzika 2  – materiály dodávané na tuto stránku.
  4. Kurz MIT: Elektřina a magnetizmus.
  5. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, 2000.
  6. Blatt, F.: Modern Physics, McGraw-Hill 1992.
Instalace

K prohlížení studijních materiálů byste měli mít nainstalováno: Powerpoint, Adobe AcrobatMathematica CDF Player. K prohlížení apletů musíte mít naistalováno Java Runtime Enviroment:

  1. Stará verze. Ověřte, zda nemáte zastaralou verzi JRE na stránce https://www.java.com/en/download/installed8.jsp. Pokud nemáte žádnou verzi nebo máte starou verzi, přejděte k následujícímu kroku.
  2. Instalace. Stáhněte nejnovější verzi na adrese https://www.java.com/en/download/ a nainstalujte ji. Instalujte pouze program Java a ne různé reklamní ptákoviny, které Vám budou v průběhu instalace podsouvat.
  3. Povolení v systému. Povolte aplety v operačním systému. Ve Windows to lze učinit takto: Start → Ovládací panely -→ Java → Security. Zde zatrhněte políčko Enable Java content in the browser; nastavte Security level na hodnotu minimálně High a v poli Exception site list přidejte položku http://www.aldebaran.cz. Pokud budete provozovat aplety i lokálně, přidejte ještě položku file:/.
  4. Povolení v prohlížeči. Povolte Java aplety v nastavení Vašeho internetového prohlížeče. Příklad pro IE 11: Nástroje -→ Možnosti internetu -→ Zabezpečení -→ Vlastní úroveň -→ Skriptování apletů jazyku Java -→ Povolit (standardně je v IE povoleno).
Přednáška první  Nahrávka
Přednáška 1
P1: diferenciální
operátory
Příklady, diferenciální operátory
Příklady 1:
difer. operátory
Vizualizace polí
Kurz MIT
vizualizace polí
MIT pole text
Kurz MIT
pole – text
Přednáška druhá  Nahrávka
Přednáška 2
P2: vlnění (základy),
druhy vln
Příklady, vlnění
Příklady 2:
Vlnění
Aplet „vlny“
Aplet:
„Skládání vln“
 Notebook Skládání zvuků
Notebook:
„Skládání zvuků“
Aplet Huyghensův princip
Aplet:
Huyghensův princip
Lom světla
Aplet
Lom světla
Sluncetřesení
Sluncetřesná
vlna, 1998
Aplet Magnetoakustické vlny
Aplet:
Magnetozvuké vlny
Přednáška třetí  Nahrávka
Přednáška 3
P3: Dopplerův jev,
vlnová rovnice
Příklady, vlnění
Příklady 3:
Dopplerův jev
Modulk „Dopplerův jev“
Modul:
Dopplerův jev
Dopplerův jev - další čtení
Dopplerův jev:
další čtení
Zvuková rázová vlna
Video: Rázová vlna
za letadlem Tomcat
Alfvénovy vlny - simulace
Video: Alfvénovy vlny
simulace
Alfvénovy vlny, pozorování z Hinode
Video: Alfvénovy vlny
Hinode, realita
Vlny v metamateriálu
Video:
vlny v metamateriálu
Přednáška čtvrtá  Nahrávka
Elektromagnetické vlny I, lom a odraz
P4: Elmg vlny I,
lom a odraz
Příklady elmg
Příklady 4
elmg vlny
Duha
Video:
duha
Dvojlom
Video:
dvojlom
Přednáška pátá  Nahrávka
Elektromagnetické vlny II, potenciály
P5: elmg vlny II,
metamateriály
Příklady, elmg 2
Příklady 5
elmg vlny
Metamateriály: Hyperčočky
Metamateriály:
hyperčočky
Vlny v metamateriálu
Video:
vlny v metamateriálu
Přednáška šestá a sedmá Nahrávka šestá  Nahrávka sedmá
Relativita
P6-7: Speciální
relativita
Příklady relativita I
Příklady 6-7
relativita
Heavisideovo pole
Aplet: Heavisideovo
pole
STR
Přehled: Speciální
teorie relativity
Přednáška osmá  Nahrávka
Obecní relativita
P8: Obecná
relativita
Příklady relativita II
Příklady 8
relativita
Aplet Ohyb světla
Aplet:
Ohyb světla
OTR
Přehled: Obecná
teorie relativity
Přednáška devátá  Nahrávka
Teoretická mechanika
P9: Teoretická
mechanika
Příklady teor. mechanika
Příklady 9
teor. mechanika
Mechanika
Teor. mechanika
kompletní skripta
Teoretická mechanika
Teor. mechanika
videa přednášek
Přednáška desátá  Nahrávka
10. Kvantová teorie I
P10: Kvantová teorie
historický úvod
Příklady QM
Příklady 10
kvantové počátky
Dr Quantum
Dr. Q: Dvouštěrbinový
experiment
Kvantové čtení
Čtení
o kvantovém světě
Přednáška jedenáctá  Nahrávka
11. Kvantová teorie II
P11: Kvantová teorie
popis mikrosvěta
Příklady QM
Příklady 11
jámy a bariéry
Kvantová teorie
Kvantová teorie
kompletní kurz 
Kvantová teorie 
Kvantová teorie
videa přednášek
Přednáška dvanáctá  Nahrávka
12. Kvantová teorie III
P12: Kvantová teorie
oscilátor, kv. čísla
Příklady QM
Příklady 12
periodický potenciál
Kvantový oscilátor
Aplet
Harmonický oscilátor 
Hranice kvantového světa
Hledáme hranice
kvantového světa 
Přednáška třináctá  Nahrávka
13. Kvantová teorie IV
P13: spin
promítání
Příklady QM
Příklady 13
příklady ze staré F2
Standardní model
Astrofyzika:
Standardní model
Interakce
Astrofyzika:
Interakce
Přednáška čtrnáctá  Nahrávka
14. Termodynamika a statistika
P14: Termodynamika
a statistika
Příklady termodynamika a statistika
Příklady 13
příklady ze staré F2
Statistika – kompletní kurz
Statistika
kompletní kurz
Statistika – videa přednášek
Statistika
videa přednášek 
   

OPPA    Katedra fyziky
 
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti