Předmět Kmity, vlny, optika (F3060)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu F3060 - Kmity, vlny, optika, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita (MU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Jedná se o v pořadí třetí přednášku kurzu obecné fyziky pro studenty odborné i učitelské fyziky. Popis kmitů a vlnění fyzikálních soustav jde napříč standardnímu dělení fyzikálních disciplín a obsahuje partie z mechaniky, elektřiny a magnetismu a malým dílem také z fyziky mikrosvěta. Optika je pak samostatnější disciplinou navazující na obecné zákonitosti vlnění.Hlavními cíly této přednášky základního kurzu fyziky jsou v rámci přednesených témata získat schopnost- formulovat fyzikální podstatu problému a ovládat její matematické výjádření- navrhnout aproximativní řešení blízké experimentální skutečnosti- reprodukovat významné aplikace a vysvětlit příslušné demonstrační pokusy.

Osnova

I. KMITYHarmonický oscilátor: periodický pohyb, výchylka, frekvence, amplituda, fáze, vratná síla, energie.Kyvadlo: malé kmity matematického kyvadla, rozměrová analýza, fyzické kyvadlo.Tlumené kmity: disipace energie, pokles amplitudy, pohybová rovnice.Vynucené kmity: periodicky působící vnější síla, pohybová rovnice, posun fáze, použití komplexních čísel a funkcí, rezonance, parametrická rezonance, rezonance v obvodu RLC.Vázané harmonické oscilátory: řešení pohybových rovnic, slabá vazba,frekvence symetrického a antisymetrického módu, přenos energie.Lineární systémy: lineární operátory, lineární kombinace řešení homogenních rovnic, řešení nehomogenních rovnic, superpozice.Akustika.II. VLNYVlnění: postupná harmonická vlna, zvuková vlna v plynu, vlnová rovnice.Podélné a příčné vlnění struny: frekvence, vlnová délka, vlnočet, stojatá vlna, přenos energie.Superpozice, interference, grupová rychlost, vlny na hladině kapaliny.Dopplerův jev.Tlumená harmonická vlna, rovinná a kulová vlna.III. OptikaSvětlo - elektromagnetické vlnění: základní charakteristiky, optické obory frekvencí, generace a detekce světla, hustota a tok energie.Polarizace světla: směrové působení, superpozice, Jonesovy vektory a matice.Index lomu: lineární odezva, permitivita a vodivost, index lomu, fenomenologické modely, práce elektrické síly.Odraz a lom na rozhraní: Snellův zákon, Fresnelovy amplitudy, intenzita, vlnovody.Geometrická optika: použitelnost, zrcadla, čočky, zobrazení, maticový popis paraxiálních paprsků.Optické přístroje: kamera obskura, lupa, mikroskop, dalekohled, vady čoček, objektivy, optická litografie.Barevné vidění: objektivní a subjektivní určení barvy, barevný prostor, fotometrie a radiometrie.Interference: Fabry-Perotův interferometr, tenké vrstvy a antireflexní pokrytí, dvojštěrbina.Koherence světla: koherenční doba a délka, korelační funkce, intenzitní interferometrie.Difrakce: eikonál, přibližná řešení, Huyghensův princip, neurčitost.Vlnově-částicový dualismus.

Literatura

J.Peatross, M.Ware: Physics of Light and Optics http://optics.byu.edu/BYUOpticsBook.pdfHECHT, Eugene. Optics. 4th ed. San Francisco: Addison Wesley, 2002. vi, 698 s. ISBN 0-321-18878-0. infoMAIN, Iain G. Kmity a vlny ve fyzice. Translated by Josef Preinhaelter. [Vyd. 1.]. Praha: Academia, 1990. 346 s. ISBN 80-200-0272-3. infoHALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika. 1. vyd. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. infoFEYNMAN, Richard P., Robert B. LEIGHTON a Matthew SANDS. Feynmanove prednášky z fyziky 2. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1985. 488 s. info

Požadavky

F1030 Mechanika a molekulová fyzika && F2050 Elektřina a magnetismus Znalosti z mechaniky, elektřiny a magnetismu v rozsahu výuky obecné fyziky; znalost matematické analýzy funkcí jedné proměnné.

Garant

prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.

Vyučující

prof. RNDr. Josef Humlíček, CSc.Mgr. Jan Dvořák