Sylabus přednášky FYZIKA 1

Přednášející: Prof. RNDr. Jiří Bajer, CSc.
Vedoucí cvičení: Mgr. Marie Volná
Zařazení do studijního programu: 1. roč. zimní semestr
Rozsah výuky a způsob ukončení: 3+1, zápočet + zkouška, počet kreditů 6

Náplň přednášky:

Elektřina a magnetismus

 

  1. Elektrostatické pole: elektrický náboj, elementární náboj, Coulombův zákon, elektrická intenzita, siločáry, Gaussova věta, práce v elektrickém poli, potenciál, ekvipotenciální plochy, napětí, vodič v elektrickém poli, elektrostatická indukce, kondenzátor, sériové a paralelní zapojení kondenzátorů, energie elektrického pole, dielektrikum v elektrickém poli, polarizace dielektrika, vázaný a volný náboj, elektrická indukce, permitivita

 

  1. Ustálený elektrický proud: elektrický proud, náboj, napětí, elektromotorické napětí, vnitřní odpor zdroje, úbytek napětí, elektrický odpor, elektrická vodivost, Ohmův zákon, měrný odpor, závislost odporu na teplotě, Kirchhoffovy zákony, sériové a paralelní zapojení rezistorů, dělič napětí, práce a výkon elektrického proudu, Joulovo teplo, voltmetr, ampérmetr

 

  1. Vedení elektřiny: elektrická vodivost, izolanty, vodiče, elektronový plyn, supravodivost, termoelektrický jev, termočlánek, polovodiče, vlastní polovodiče, příměsové polovodiče, vodivost typu p a n, p-n přechod, dioda, tranzistor, usměrňovač, zesilovač, spínač, elektrolyty, elektrolýza, Faradayovy zákony, galvanické články, elektrolytické potenciály, akumulátor, elektrický proud v plynech a ve vakuu, nesamostatný výboj, samostatný výboj, koróna, doutnavý výboj, elektrický oblouk, jiskrový výboj, katodové paprsky, kanálové záření, rentgenové záření, brzdné záření, elektronky, emise elektronů, termoemise, autoemise, sekundární emise, fotoemise, elektronky, fotočlánek, fotonásobič

 

  1. Elektromagnetismus: magnetické pole, permanentní magnety, geomagnetismus, elektromagnetismus, magnetická intenzita, magnetická indukce, siločáry, permeabilita, magnetické pole přímého drátu a cívky, permeabilita, diamagnetika, paramagnetika, feromagnetika, Curieho bod, magnetizace, hystereze, magnetostrikce, síly v magnetickém poli, vodič a náboj v magnetickém poli, magnetka v magnetickém poli, síla mezi dvěma vodiči, definice ampéru, energie magnetického pole, indukční tok, elektromagnetická indukce, Lenzovo pravidlo, vířivé proudy, indukční ohřev, vzájemná indukčnost a vlastní indukčnost, indukčnost cívky, transformátor, Hallův jev

 

  1. Elektrické stroje: generátor střídavého a stejnosměrného proudu, třífázový proud, zapojení do hvězdy a do trojúhelníka, elektrické motory, synchronní a asynchronní motor, sériový a derivační motor, třífázový motor, skluz. Střídavý elektrický proud: efektivní hodnota, střídavé obvody, impedance, rezistance, induktance, kapacitance, fázový úhel, rezonance, Thomsonův kmitočet, činný výkon, zdánlivý výkon, účiník, transformátor, usměrňovač. Elektrické kmity a vlny: oscilační LC-obvod, Thomsonův vzorec, elektrický oscilátor, RC-multivibrátor, zpětná vazba, otevřený oscilační obvod, anténa, dipól, elektromagnetické vlny

 

Optika

 

  1. Geometrická optika: paprsky, světlo a stín, rychlost světla, zákon odrazu, rovinné zrcadlo, sférické zrcadlo, zobrazovací rovnice, zvětšení, skutečný a neskutečný obraz, zákon lomu, mezní úhel, optické vlákno, optický hranol, disperze, čočky, zobrazovací rovnice, zvětšení, skutečný a neskutečný obraz, optická mohutnost čočky, chyby optického zobrazení

 

  1. Fyzikální optika: zdroje světla, tepelné zářiče, luminiscence, disperze, spektrum, duha, barva, základní barvy, doplňkové barvy, barvoslepost, emisní a absorpční spektrum, spektrální čáry, spektroskopie, Dopplerův jev, polarizace světla, Brewsterův úhel, dvojlom, polarizátor, optická aktivita

 

  1. Optické přístroje: promítací přístroj, fotoaparát, clonové číslo, vlastnosti oka, brýle, lupa, mikroskop, dalekohled Huygensův, Keplerův a Newtonův. Fotometrie: světelná měření, světelný tok, svítivost, směrový diagram svítivosti, osvětlení, jas, kosínový zářič, světelnost dalekohledu, absorbce světla, Lambertův zákon

 

  1. Vlnová optika: Huygensův princip, odraz a lom, postupná vlna, stojatá vlna, rovinná vlna, sférická vlna, interference, Youngův pokus, koherence světla, tenké vrstvy, antireflexe, Newtonovy kroužky, interferometr Michelsonův a Mach-Zehnderův, ohyb na štěrbině, ohyb na otvoru, optická mřížka, spektrum, rozlišovací mez optických přístrojů, laser

 

Atomová fyzika

 

  1. Úvod do kvantové fyziky: molekula a atom, atomová hmotnost, atomová hmotnostní jednotka, Avogadrova konstanta, látkové množství, mol, velikost atomu, atomové jádro a obal, elektron, záření černého tělesa, Wienův zákon, Stefan-Boltzmannův zákon, Planckův zákon, fotoelektrický jev, Comptonův jev, foton, de Broglieho vlny, vlnová funkce, její fyzikální význam, Schrödingerova rovnice, částice v nekonečné jámě, kvantování energie, Heisenbergův princip neurčitosti, princip korespondence, tunelový jev, princip nerozlišitelnosti částic, spin

 

  1. Fyzika atomu: emisní spektrum, Balmerův vzorec, stabilita atomu, Bohrův model, kvantovací podmínka, energetické hladiny atomu vodíku, Rydbergova konstanta, rentgenovo záření, charakteristické a brzdné záření, Schrödingerova rovnice pro atom vodíku, kvantová čísla, orbitaly, spin, Pauliho vylučovací princip, obsazovací princip, výběrová pravidla, magnetické pole, jemná struktura spektra, chemická vazba, spontánní a stimulovaná emise, laser

 

  1. Fyzika jádra: atomové jádro, nukleon, proton, neutron, nuklidy, izotopy, protonové číslo, nukleonové číslo, stabilita jádra, vazebná energie, hmotnostní úbytek, radioaktivita, radioaktivní záření, typy rozpadů, zákon absorpce, polotloušťka materiálu, rozpadové řady, zákon rozpadu, poločas rozpadu, aktivita preparátu, ozáření, dávka, biologická dávka, ozařovací rychlost, dávková rychlost, ochrana před zářením, detekce záření, umělá radioaktivita, urychlovače, řetězová reakce, jaderný reaktor, kritická hmotnost, moderátor, reflektor, regulační tyče, termojaderná reakce, elementární částice

 

Doporučená literatura:

  1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Fyzika, Vutium Brno 2001
  2. E. Svoboda a kol.: Přehled středoškolské fyziky
  3. H. Kuchling: Fyzika, ALFA Bratislava 1980
  4. B. Urgošík: Fyzika, SNTL Praha 1987
  5. M. Macháček: Encyklopedie fyziky, Mladá fronta 1995
  6. Ch. Oxlade a kol.: Fyzika, ilustrovaný přehled, BLESK Ostrava 1994