|
|
|
||
|
Poslední úprava: Mgr. Dina Novotná Obeidová (19.08.2021)
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. |