Předmět Úvod do moderní fyziky (UF / ZP001)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu UF / ZP001 - Úvod do moderní fyziky, Filozoficko-přírodovědecká fakulta, Slezská univerzita v Opavě (SU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Od atomů k nanotechnologiím. Můžeme atomy pozorovat? Přehled principů a dosažených výsledků moderních zobrazovacích metod. Lze s jednotlivými atomy cíleně manipulovat? Jak dokážeme rozlišit atomy, určit jejich hmotnost a další jejich vlastnosti.Černé těleso, teplotní vyzařování a kvantování energie. Stefanův a Boltzmannův zákon. Wienovy zákony. Planckův vyzařovací zákon a představa kvantování energie. Vyzařování černého tělesa v praxi.Dualismus. Energie jako vlnění a jako částice. Fotoefekt, Comptonův jev. De Broglieova hypotéza a její experimentální potvrzení. Heisenbergovy relace neurčitosti.Atomy a jádra. Rutherfordův experiment a planetární model atomu. Spektrální série atomu vodíku a jejich sjednocení. Bohrův model atomu vodíku a postuláty. Elektronové energetické hladiny a jejich experimentální důkaz.Úvod do kvantové mechaniky. Vlnová funkce v kvantové mechanice. Základní matematický aparát kvantové mechaniky. Časová a bezčasová Schrödingerova rovnice. Částice v potenciálové jámě. Kvantování energie. Potenciálová bariéra a tunelový jev. Momenty hybnosti, magnetické momenty a kvantová čísla. Harmonický oscilátor. Řešení Schrödingerovy rovnice pro atom vodíku.Atomy s mnoha elektrony. Pauliho vylučovací princip. Slupkový model atomu. Periodicita kvantových stavů elektronů v atomech.Rentgenové záření a jeho aplikace. Buzení rentgenového záření. Brzdné a charakteristické záření. Moseleyův zákon. Augerův jev. Zeslabení rentgenového záření při prozařování. Aplikace rentgenového záření, počítačová tomografie.Lasery a jejich aplikace. Zářivé přechody v elektronovém obalu. Stimulovaná absorpce. Spontánní a stimulovaná emise. Inverzní populace a realizace kvantového generátoru. Vlastnosti laserů a jejich aplikace.Atomová jádra a jejich základní vlastnosti. Vazbová energie a jaderná síla. Kapkový a slupkový model jader. Jaderná magnetická rezonance a její aplikace.Jaderné reakce, druhy a mechanismy průběhu. Účinný průřez jaderné reakce.Radioaktivita, štěpení jader a termojaderná fúze. Rozpadový zákon, aktivita. Rozpady: alfa, beta a gama. Radioaktivní datování. Štěpná jaderná reakce, uvolněná energie, mechanismus štěpení, jaderný reaktor. Termojaderná fúze ve hvězdách a řízená fúze, Lawsonovo kritérium, perspektivy.Interakce ionizujícího záření s látkou, jeho měření a aplikace. Průchod těžkých a lehkých nabitých částic látkou. Ionizace a excitace, emise brzdného záření, Braggova křivka, dosah. Mechanismy zeslabení záření gama při průchodu látkou. Principy a cíle detekce ionizujícího záření. Detektory a rozlišení částic: prostorové, časové, energetické. Přehled trasovacích, analytických a zobrazovacích metod. Principy radiační ochrany.

Získané způsobilosti

Studenti si osvojí základní fyzikální zákony platné pro mikrosvět a budou se umět orientovat v moderních technologiích.

Literatura

HALLIDAY D., RESNICK R., WALKER J. Fyzika. Část 4 a 5. VUTIUM Brno, 2000. ISBN 80-214-1868-0.ÚLEHLA I., SUK M., TRKA Z. Atomy, jádra, částice. Academia Praha, 1990. ISBN 80-200-0135-2.LILLEY J. S. Nuclear Physics. Principles and Applications. John Wiley Chichester, 2005. ISBN 0-471-97936-8.

Požadavky

Zkouška je písemná a ústní. S hodnotícími kritérii jsou studenti detailně seznámeni při zahájení výuky při přednášce a to včetně souboru zkušebních otázek.

Garant

Doc. Ing. Petr HABRMAN, CSc.

Vyučující

Doc. Ing. Petr HABRMAN, CSc.