FC2001 Teoretická fyzika 2 - Kvantová a statistická fyzika

Pedagogická fakulta
podzim 2020
Rozsah
2/0/0. 8 hodin. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc.
Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání - Pedagogická fakulta
Kontaktní osoba: Jana Jachymiáková
Dodavatelské pracoviště: Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání - Pedagogická fakulta
Předpoklady
Teoretická fyzika 1
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je určen pouze studentům mateřských oborů.
Mateřské obory/plány
předmět má 13 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Cílem předmětu je získání základních přehledných vědomostí základů kvantové fyziky a statistické fyziky. Důraz je kladen na logickou stavbu této vědní disciplíny a na získání znalostí, potřebných pro navazující přednášky zahrnující témata pevných látek.
Výstupy z učení
Po absolvování předmětu by měl student vědět a umět:  Základní zákony tematického okruhu: kvantová a statistická fyzika.  Popsat jednoduché myšlenkové pokusy a vztah probírané látky k praktickým aplikacím.  Provádět výpočty jednoduchých aplikačních příkladů.
Osnova
  • I. Kvantová mechanika. 1. Experimentální předpoklady kvantové mechaniky, klíčové experimenty. 2. Základní principy kvantové mechaniky, jejich fyzikální interpretace a nejdůležitější důsledky. 3. Pojem stavu v kvantové a klasické mechanice, časový vývoj stavu, pohybové rovnice a jejich význam ve fyzikální teorii. Operátory, Schrodingerova rovnice. 4. Fyzikální veličiny v kvantové mechanice, jejich měření, relace neurčitosti. 5. Dualismus vlna-částice a jeho fyzikální interpretace, deBroglieho vlna, vlnové klubko. 6. Klasicky nevysvětlitelné makroskopické jevy, makroskopické projevy kvantových vlastností mikroobjektů. 7. Volná částice, potenciálová jáma, odraz a průchod bariérou. 8. Harmonický oscilátor (klasický a kvantový popis), anihilační a kreační operátory. Nejdůležitější aplikace. 9. Atom vodíku, víceelektronové stavy. Spin. Zeemanův jev. 10. Základní představy kvantověmechanického popisu vícečásticových systémů, princip totožnosti částic, Pauliho vylučovací princip. Poruchové metody.
  • II. Statistická fyzika 1. Metody studia makroskopických těles, termodynamický a statistický přístup. 2. Možnosti mikroskopického popisu makroskopických těles, funkce statistického rozdělení, časové a statistické středování, souvislost s termodynamickým popisem. 3. Statistická rozdělení, stavová (statistická) suma, entropie, entalpie a volná energie. 4. Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení, fyzikální význam, meze použitelnosti, vzájemný vztah, aplikace. 5. Fermiho-Diracova, Boseho-Einsteinova statistiky, fyzikální význam, příklady použití.
Literatura
    povinná literatura
  • L. SKALA: Uvod do kvantove mechaniky, Academia, Praha 2005
  • ČULÍK, F., NOGA, M. : Úvod do štatistickej fyziky a termodynamiky. ALFA/SNTL, Bratislava/Praha, 1982.
  • KREMPASKÝ, J.:Fyzika. ALFA/SNTL, Bratislava/ Praha 1982.
    neurčeno
  • BEISER, A. : Úvod do moderní fyziky. Academia, Praha 1978.
  • LITZMANN, O., ŠEBELOVÁ, I. : Statistická fyzika pro posluchače učitelství F-Zt. Skriptum PřF UJEP Brno, 1987.
  • LITZMANN, O., DUB, P. : Kvantová mechanika. Skriptum MU, Brno 198 .
  • HALLIDAY, David, RESNICK, Robert, WALKER, Jearl : Fyzika. VUTIUM Brno a PROMETHEUS Praha, 2000. 574 s. ISBN 80-214-1868-0 (VUTIUM), ISBN 81-7196-9 (PROMETHEUS).
  • FEYNMAN. Richard P., LEIGHTON, Robert B., SANDS, Matthew : Feynmanovy přednášky z fyziky. FRAGMENT Praha, 2000. 710 s. ISBN 80-7200-405-0.
Výukové metody
přednáška
Metody hodnocení
ústní zkouška 20-30 minut
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019.