F2090 Fyzika pro chemiky II
Informativní souhrn požadovaných znalostí
jarní semestr 2020
doc. RNDr. Petr Mikulík, Ph.D., jaro 2020
Tento text je k dispozici v ISu mezi Studijními materiály
Verze 25. června 2020
Co je důležité umět na zkoušku
Níže uvedený text stručně shrnuje (některé) důležité body z toho, co je třeba umět na zkoušku. Text
berte jako orientační, není to kompletní soupis všech možných otázek či odpovědí, které na písemné
zkoušce z tohoto předmětu mohou zaznít.
Podobně jako doprovodné texty části z kvantovky: text může též sloužit jako vodítko, co je jak a
proč důležité (to se může hodit pro pochopení principů, historických souvislostí a též při čtení další
literatury).
A. Obecné
Zdroje znalostí, ze kterých se dá vycházet:
• Znalosti z matematiky, fyziky a chemie ze střední školy.
• Přednášky z tohoto předmětu a doprovodn0 texty.
• Spočtené příklady ze cvičení tohoto předmětu.
• Znalosti získané z fyzikálních praktik.
• Učebnice a další učební texty.
Znalosti získané v tomto předmětu:
• Znalost definic důležitých veličin a konstant. Měli byste znát jejich jednotky, u konstant i číselné
hodnoty včetně řádu (mnohá z nich jsou hodně malá).
• Znalost postulátů, základních experimentů a souvisejících fyzikálních modelů popisujících svět.
• Většina věcí, které se probraly, mají nějakou aplikaci či praktické využití (pro charakterizaci
vlastností látek, předmětů, experimentů) – zauvažujte nad tím.
• Snažte se pochopit souvislosti. A to například, jak dané téma souvisí s elektrony, což byla spojnice
procházející všemi částmi tohoto předmětu.
• Musí umět danou veličinu či vztah popsat, správně do něj dosadit, spočítat, a správně zapsat
výsledek včetně jednotek a řádů. A zamyslet se, zdali je to v pořádku (rozdíl v tom, zdali je daná
látka lékem nebo jedem je pouze v řádu).
• Na zkoušce nebude testována znalosti odvozování vzorců (běžné úpravy či převody ano). Nebude
třeba znát podrobně vlastnosti speciálních matematických funkcí, jako jsou Besselovy funkce či
Hermiteovy nebo Laguerrovy polynomy.
B. Jednotlivé kapitoly předmětu
B.1. Optika
Co byste měli určitě znát:
• Co je to elektromagnetické vlnění, jak se popisuje. Jaké jsou zápisy obou dvou základních typů
vlnění ve třírozměrném prostoru.
1
• Netřeba umět napsat Maxwellovy rovnice, ale je třeba znát, co za veličiny a materiálové parametry
v nich vystupují.
• Musíte znát definici indexu lomu a zhruba hodnoty indexu lomu pro běžné látky. Přepočet mezi
frekvencí, kruhovou frekvencí, vlnovou délkou, vlnočtem (a z kvantovky též energie fotonu).
• Jak index lomu závisí na vlnové délce?
• Jak získat index lomu látky ve tvaru destičky, čočky, hranolu, vlnovodu, polarizací?
• Musíte umět nakreslit průchod světla přes základní optické soustavy: zrcadlo, hranol, čočka, lupa,
dalekohled, mikroskop, oko, . . .
• Principy skládání vlvění, interference a difrakce. Polohy minim a maxim, závislost na vlnové délce
a na charakteristických rozměrech překážek.
• Změna fáze při průchodu prostředím a při odrazu.
• Rozlišovací schopnost (průchod kruhovou štěrbinou).
B.2. Úvod do kvantové fyziky a fyziky mikrosvěta
V doprovodných textech je výtah těch nejdůležitějších bodů. Některé z nich najdete v bodech „K zapamatování
a úvahám“.
1. Základní experimenty vedoucí ke vzniku kvantové mechaniky.
2. Jak souvisí spektroskopie, kvantovka a zkoumání struktury látek?
3. Co to je kvantové číslo? Jak souvisí hlavní kvantové číslo s energií systému pro jednotlivé základní
systémy, které jsme Schrödingerovou rovnicí řešili?
4. Měli byste být schopnit nakreslit průběhy pravděpodobností nalezení lokalizované částice.
5. Popis atomu vodíku a všechna jeho kvantová čísla.
B.3. Fyzika pevných látek
1. Vazby v pevných látkách, fyzikální a chemické vlastnosti odpovídajících látek.
2. Co to jsou krystaly a co je Braggův zákon.
3. Slupky v atomech těžších než vodík.
4. Souvislost indexu lomu a absorbce elmg. záření.
5. Popis elektrických a optických vlastností v pevných látkch. Co je to plazmová frekvence.
6. Proč je důležitá kvantový popis vlastností pevných látek. Pásová struktura a izolanty, polovodiče,
kovy. Co je to dioda.
7. Základy popisu magnetismu v pevných látkch.
8. Supravodivost – znát základy a principy.
2