|
|
|
||
|
Last update: Mgr. Petr Jedelský (17.06.2021)
Požadavky k ústní části státní závěrečné zkoušky Zkouška má přehledový charakter. Jsou kladeny jen širší otázky a žádá se, aby posluchač prokázal pochopení základních problémů, byl schopen je ilustrovat na konkrétních situacích a osvědčil určitou míru syntézy a hlubšího pochopení. Kromě znalosti teorie jevu se tedy předpokládá i znalost základní metodiky měření příslušných veličin. Předmětem zkoušky jsou následující partie fyziky: 1. Mechanika hmotných bodů Základní kinematické veličiny, Newtonovy pohybové zákony. Inerciální a neinerciální soustavy. První a druhá impulzová věta. Keplerovy zákony. Harmonický oscilátor (netlumený, tlumený, vynucené kmity). Pohyb s vazbami, d’Alembertův princip. Lagrangeovy rovnice 2. druhu. Hamiltonovy kanonické rovnice a Poissonovy závorky. Hamiltonův variační princip. 2. Mechanika tuhého tělesa Eulerovy úhly a Eulerovy kinematické rovnice. Tenzor setrvačnosti. Eulerovy dynamické rovnice, pohyb jednoduchých setrvačníků. 3. Mechanika kontinua Tenzor napětí a deformace, Hookův zákon. Rovnice struny a její řešení. Pohybová rovnice ideální tekutiny, rovnice kontinuity, Bernoulliova rovnice. Viskózní tekutiny, Navierovy-Stokesovy rovnice, laminární a turbulentní proudění. 4. Speciální teorie relativity Otázka éteru a Michelsonův-Morleyův experiment. Výchozí principy teorie relativity, Lorentzova transformace. Minkowského prostoročas, světelný kužel. Relativistická pohybová rovnice, ekvivalence hmotnosti a energie. Maxwellovy rovnice ve čtyřrozměrném formalizmu. 5. Termodynamika a statistická fyzika Teplo, teplota, tepelná kapacita, tlak. Vnitřní energie, termodynamické potenciály. Hlavní zákony termodynamiky, entropie. Ideální plyn, stavová rovnice, Carnotův cyklus. Fázový prostor, rozdělovací funkce, Liouvilleova rovnice. Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení. Základní statistická rozdělení, statistická entropie. 6. Elektrostatika, stacionární elektrické a magnetické pole Elektrostatické pole ve vakuu (Gaussův a Coulombův zákon, elektrostatický potenciál). Elektrostatické pole v přítomnosti vodičů a v dielektrikách (polarizace, multipólový rozvoj, susceptibilita a permitivita). Stacionární elektrické pole a elektrický proud. Stacionární magnetické pole (Biotův-Savartův a Ampérův zákon). Magnetické pole v látkovém prostředí (magnetizace, typy magnetických látek, susceptibilita a permeabilita). 7. Elektrodynamika Elektromagnetická indukce. Kvazistacionární elektrické a magnetické pole. Elektrické obvody (stacionární, střídavé, neustálený stav, metody řešení lineárních obvodů, Kirchhoffova pravidla). Maxwellovy rovnice. Elektromagnetické potenciály a jejich vlastnosti. Zákony zachování v teorii elektromagnetického pole. 8. Elektromagnetické vlny Vlnová rovnice, rovinná elektromagnetická vlna. Polarizační vlastnosti elektromagnetické vlny. Šíření elektromagnetické vlny v látkovém prostředí (konstanta šíření, útlum, komplexní index lomu, disperze). Odraz a lom elektromagnetických vln na rozhraní dvou prostředí (Fresnelovy vzorce). Elektromagnetické vlny ve vlnovodech. Dipólové elektromagnetické záření. 9. Optika Interference světla, optické interferometry. Koherence světla. Ohyb světla (Fraunhoferova a Fresnelova aproximace, optická ohybová mřížka, Braggova rovnice). Šíření světla v anizotropních látkách (použití dvojlomných látek). Geometrická optika (eikonálová rovnice, geometrická optika sférických ploch, zobrazovací rovnice). Optické zobrazovací přístroje. Spektrální přístroje a základní metody optické spektroskopie. Základy holografie. Princip laseru. Tepelné záření, zákony záření absolutně černého tělesa. 10. Struktura atomů, molekul a kondenzovaných látek Dualismus vlna-částice, fotoefekt, Comptonův rozptyl. Bohrův model atomu. Základní typy vazeb mezi atomy, meziatomový potenciál. Popis symetrie molekul a krystalů pomocí grup, kvazikrystaly. Krystalová struktura látek, základní typy mříží, prostorové grupy. Experimentální studium struktury látek pomocí rtg. záření, difrakční podmínky, strukturní faktor. Einsteinův a Debyeův model vibrací atomů v kondenzovaných látkách. Molekulové orbitaly, metoda LCAO, hybridizace orbitalů. Model volných a téměř volných elektronů, pásová struktura pevných látek, Blochův teorém. 11. Formalismus kvantové teorie Popis stavů kvantového systému (princip superpozice, vlnová funkce, relace neurčitosti). Reprezentace fyzikálních veličin, diskrétní a spojité spektrum, stacionární Schrödingerova rovnice. Souřadnicová, impulsová a maticová formulace kvantové mechaniky. Variační metoda a stacionární poruchová metoda hledání vázaných stavů. 12. Kvantová dynamika Nestacionární Schrödingerova rovnice, rovnice kontinuity, Ehrenfestovy rovnice. Evoluce obecného kvantového systému, kvantové měření. Integrály pohybu, kvantová čísla, symetrie v kvantové mechanice. 13. Jednoduché kvantové systémy Kvantování energie pro vázanou částici: pravoúhlá potenciálová jáma a harmonický oscilátor. Volná částice, vlnové balíky, průchod částice potenciálovou bariérou. Orbitální a spinový moment hybnosti, základy skládání momentů hybnosti. Částice ve sféricky symetrickém potenciálu, atom vodíku. Částice v elektromagnetickém poli: Zeemanovo štěpení hladin, Larmorova precese. Systémy s více částicemi: nerozlišitelnost, Pauliho princip, jednočásticová aproximace. 14. Jaderné záření Interakce jaderného záření s látkou. Detekce a spektroskopie jaderného záření. Využití jaderného záření. 15. Atomové jádro Základní vlastnosti a charakteristiky jádra. Jaderné síly, vazbová energie jádra. Radioaktivita, jaderné reakce. Jaderné zdroje energie. 16. Částicová fyzika Fundamentální částice (kvarky, leptony, intermediální bosony). Hadrony (baryony a mezony). Základní interakce mezi částicemi, zákony zachování. Částicové experimenty. |