F4050 Úvod do fyziky mikrosvěta

Přírodovědecká fakulta
jaro 2004
Rozsah
4/2/0. 5 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc. (přednášející)
Mgr. Lenka Czudková, Ph.D. (cvičící)
Garance
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc.
Rozvrh seminárních/paralelních skupin
F4050/01: Rozvrh nebyl do ISu vložen. L. Czudková
F4050/02: Rozvrh nebyl do ISu vložen. L. Czudková
Předpoklady
( F1030 Mechanika a molekulová fyzika && F2050 Elektřina a magnetismus )||( F1090 Mechanika a molekulová fyzika && F2030 Elektřina a magnetismus )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Předmět má v doporučeném studijním plánu v mnoha směrech mimořádné postavení, neboť: * završuje kurz Obecné fyziky, a to nejen svým zařazením, ale i tím, že využívá poznatků všech jeho disciplin, * studuje objekty nedostupné přímé smyslové zkušenosti, což často vede k tomu, že se jejich vlastnosti a chování neshodují s intuitivním očekáváním, * se zabývá jevy, při jejichž popisu selhaly předchozí - klasické - fyzikální představy, což vedlo k vymezení hranic platnosti dříve probíraných fyzikálních disciplin. Předmět je koncipován tak, aby - kromě poskytnutí základních poznatků o vlastnostech mikroobjektů a jejich soustav - posluchače co nejlépe připravil na zvládnutí nezvyklých idejí kvantové mechaniky, která na něj v doporučeném studijním plánu bezprostředně navazuje, a poskytl mu adekvátní představu o způsobu překonání krize, do níž se fyzika dostala na přelomu 19. a 20. století. Důraz je kladen na fyzikálně-historické souvislosti a na možnosti elementarizace výkladu této obtížné problematiky.
Osnova
  • 1.Fyzikální svět a jeho popis (realita, abstrakce, model; představy o struktuře látek a jejich vývoj; makroskopické a mikroskopické teorie a jejich ověřování; objekty makrosvěta - částice a vlny). 2. Elektromagnetické záření - částice ? vlny ? fotony (historický vývoj názorů na podstatu světla; rovnovážné tepelné záření, kvantová hypotéza; fotoelektrický jev; Comptonův jev; fotony). 3. Stavba atomu (historický vývoj názorů na atom; objev přirozené radioaktivity, objev elektronu; první modely atomu; rozptylové experimenty, objev atomového jádra). 4. Stará kvantová teorie (planetární model atomu, problém jeho stability; Bohrův model atomu vodíkového typu, Bohrův-Sommerfeldův model atomu; Mendělejevova periodická tabulka). 5. Atomová spektra (emisní a absorpční optické spektrum atomu; emisní a absorpční rentgenové spektrum atomu; spektrální analýza; interakce záření s periodickými strukturami; fyzikální, technické a lékařské aplikace). 6. Dualismus vlna-částice a jeho fyzikální interpretace (de Broglieova hypotéza, Davissonovy-Germerovy a Thomsonovy experimenty; Youngův dvojštěrbinový experiment s klasickými částicemi, vlnami a mikroobjekty). 7. Základy vlnové /kvantové/ mechaniky (vlnová funkce a vektor stavu, princip superpozice a jeho fyzikální obsah, Heisenbergova relace neurčitosti pro polohu a hybnost, měření v mikrosvětě; vztah mezi klasickou a kvantovou mechanikou). 8. Základy jaderné a částicové fyziky (vlastnosti jádra; radioaktivita; jaderné reakce; jaderné modely; jaderné štěpení a jaderná syntéza; interakce mezi částicemi; klasifikace částic; zákony zachování; standardní model mikrosvěta).
Literatura
  • Halliday, David - Resnick, Robert - Walker, Jearl. Fyzika, část 5 - Moderní fyzika. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2000.
  • BEISER, Arthur. Úvod do moderní fyziky [Beiser, 1978] : Perspectives of modern physics (Orig.). Translated by Josef Čada. 2. vyd. Praha: Academia, 1978. 628 s. info
  • ŠPOLSKIJ, E. V. Atomová fyzika. 1, Úvod do atomové fyziky. 2. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1957. 432 s. info
  • ŠPOLSKIJ, E. V. Atomová fysika. 2, Elektronový obal atomu a atomové jádro [Špolskij, 1958]. 2. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1958. 603 s. info
  • Zajac, Rudolf - Pišút, Ján - Šebesta, Juraj. Historické pramene súčasnej fyziky, Zv.2. Bratislava: Univerzita Komenského, 1997.
  • TRIGG, George L. Rešajuščije eksperimenty v sovremennoj fizike : Crucial experiments in modern physics (Orig.) : Crucial experiments in modern physics (Orig.). Moskva: Mir, 1974. 159 s. info
  • Hořejší, Jiří. Historie standardního modelu mikrosvěta. Školská fyzika, Vol. VII, č. 3 (2001) str. 4-60.
Metody hodnocení
Výuka: klasická přednáška, klasické cvičení. Zkouška: písemná a ústní
Navazující předměty
Informace učitele
Přístup ke zkoušce je podmíněn splněním požadavků stanovených ve cvičení: 1. Aktivní účast (max. 3 neúčasti). 2. Alespoň 60% úspěšnost na písemce ohlášené dva týdny předem (možnost dvou opravných termínů). Podmínky pro podání přihlášky ke zkoušce pro studenty kombinovaného studia: 1. Absolvování tří konzultací, v rámci nichž bude probrána logická struktura discipliny, okomentováno její zpracování v doporučené studijní literatuře a zadány požadavky pro samostatnou práci nahrazující cvičení (pokud je student neabsolvuje prezenčně spolu s posluchači denního studia). 2. Splnění požadavků nahrazujících samostatnou práci ve cvičení (pokud je student neabsolvuje prezenčně spolu s posluchači denního studia). 3. Úspěšné absolvování prezenčních kontrolní písemné práce shrnující přibližně první polovinu sylabu předmětu.
Další komentáře
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020.