|
|
| Pořadí | Název předmětu |
| Tématický okruh 1 (TO1) z nabídky 1 | |
| 1 | Společný základ |
| Tématický okruh 2 (TO2) z nabídky 3 | |
| 1 | Fyzika plazmatu |
| 2 | Procesy v plazmatu a jejich diagnostika |
| 3 | Kosmická fyzika |
| 4 | Fyzika povrchů a tenkých vrstev |
| 5 | Struktura a morfologie povrchů a tenkých vrstev |
| 6 | Fyzikálně chemické vlastnosti povrchů a tenkých vrstev |
| 7 | Vakuová fyzika |
| 8 | Automatizace experimentu a sběr dat |
| 9 | Počítačová fyzika |
|
||
|
Poslední úprava: Mgr. Dina Novotná Obeidová (26.08.2021)
Požadavky k~ústní části státní závěrečné zkoušky
Student dostane jednu otázku ze společného základu, tj. z~tematických okruhů 1 až 3, a~tři otázky z~užšího volitelného zaměření, tj. z~tematických okruhů 4 až 12 dle zvoleného zaměření.
A. Společný základ1. Fyzika pevných látek
Krystalografie a~struktura pevných látek (PL). Typy vazeb, struktura prvků a~jednoduchých sloučenin, rtg difrakce. Kmity krystalové mříže, optické a~akustické fonony, interakce s~elektromagnetickým zářením. Sommerfeldův model kovu, elektronový plyn, hustota stavů, Fermiho energie. Elektronová struktura PL, pásová teorie, pohyb nosičů náboje v~PL. Vlastní a~příměsové polovodiče, P--N přechod, fotoelektrické vlastnosti polovodičů.
2. Fyzika ionizovaných prostředí
Základy kinetické teorie plynů. Pohyb nabitých částic v~elektromagnetických polích. Popis plazmatu, základní pojmy a~druhy plazmatu. Kinetický popis plazmatu. Transportní procesy v~plazmatu. Spojitý popis plazmatu.
3. Základy fyziky plazmatu, povrchů a~tenkých vrstev
Morfologie povrchů, krystalografická a~elektronová struktura povrchů. Interakce záření a~částic s~povrchy pevných látek. Experimentální metody fyziky povrchů a~tenkých vrstev --- difrakční, fotoemisní a~v~blízkém poli. Výboje v~plynech. Srážkové a~elementární procesy v~plazmatu. Diagnostika plazmatu.
B. Volitelná část dle zaměření:Student si předem volí tři tematické okruhy.
4. Fyzika plazmatu
Kolektivní chování plazmatu. Transportní jevy v~plazmatu. Pokročilé výboje v~plynech. Plazmatické světelné zdroje. Magnetohydrodynamický popis plazmatu a~jeho nestabilit. Podmínky fúze v~horkém plazmatu, inerciální udržení. Udržení horkého plazmatu v~magnetickém poli. Diagnostika horkého plazmatu. Reakční kinetika v~plazmatu. Reakce iontů s~molekulami a~vliv molekulární excitace. Experimentální metody pro studium elementárních procesů v~plazmatu. Elementární procesy v~plazmatu --- rekombinace, relaxační procesy, interakce s~povrchy.
5. Procesy v~plazmatu a~jejich diagnostika
Základy kvantové elektroniky, inverze hladin, stimulovaná emise. Kvantové zesilovače a~generátory v~mikrovlnném pásmu. Druhy a~vlastnosti laserů. Použití laserů, optické komunikace. Základní pojmy absorpční a~emisní spektroskopie. Spektra atomů a~molekul. Metody emisní a~absorpční spektroskopie. Vyhodnocení parametrů plazmatu z~naměřených spekter. Molekulová struktura a~chemická vazba. Určování molekulární struktury. Chemické reakce, reakční kinetika a~dynamika. Experimentální techniky fyzikální chemie.
6. Kosmická fyzika
Slunce, sluneční vítr, meziplanetární magnetické pole. Interakce slunečního větru s~překážkami. Magnetosféra a~ionosféra. Přepojování magnetických polí, geomagnetická aktivita. Disperzní relace vln ~plazmatu. Polarizace vln v~magnetizovaném plazmatu. Hvizdový mód v~kosmickém plazmatu. Radiové emise v~kosmickém plazmatu. Měření parametrů plazmatu a~rozdělovacích funkcí elektronů, iontů. Metody určení hmotového spektra, detektory částic, detekce kosmického prachu. Měření elektrických a~magnetických polí na družicích, potenciál družice. Pozemní měření pro studium procesů v~ionosféře a~magnetosféře, geomagnetické indexy.
7. Fyzika povrchů a~tenkých vrstev
Elektronová struktura povrchů, povrchové stavy, ohyb pásů. Emise elektronů, výstupní práce. Interakce záření a~částic s~pevnou látkou (excitace, rozptyl). Jevy na rozhraní pevných látek. Mody a~fáze růstu TV, základní procesy při depozici. Migrace adatomů, nukleace, vliv schodů na růst TV. Kinetické rovnice pro popis růstu TV. Amorfní, polykrystalické a~epitaxní vrstvy. Vliv pnutí při heteroepitaxi --- Stranski--Krastanov růst. Adsorpce molekul na povrchu, klasifikace a~popis interakce povrchu s~molekulami plynů, potenciálová teorie adsorpce. Kinetika a~dynamika adsorpce a~desorpce, adsorpční izotermy. Metody založené na interakci povrchu s~molekulami plynů (MB, TPD/TPR, BET). Reakce na povrchu pevné látky, reakční mechanizmy, reakční kinetika a~dynamika.
8. Struktura a~morfologie povrchů a~tenkých vrstev
Vakuové napařování. Naprašování vrstev. Metody měření depoziční rychlosti a~tloušťky tenkých vrstev. Iontové leptání, litografie. Elektronové mikroskopie a~kontrast v~různých módech zobrazování. Mikroskopie s~atomárním rozlišením. Elektronová struktura povrchu a~spektroskopie tunelujících elektronů. Skenovací mikroskopie v~blízkém poli (STM, AFM, SNOM). Struktura a~popis ideálního povrchu. Geometrická struktura povrchu --- relaxace, rekonstrukce, ideální a~reálný povrch. Teorie difrakce (geometrická a~kinematická). Elektronové difrakční metody.
9. Fyzikálně chemické vlastnosti povrchů a~tenkých vrstev
Přehled elektronových spektroskopií, srovnání, experimentální požadavky, přístrojové vybavení (zdroje, analyzátory, detektory). Fotoelektronové spektroskopie. Spektroskopie Augerových elektronů. Spektroskopie charakteristických ztrát elektronů. Vibrační a~rotační stavy molekul, teoretický popis a~klasifikace. Spektroskopické metody založené na (ro-)vibračních excitacích --- IR a~Ramanova spektroskopie. Interakce iontů s~povrchem pevné látky. Iontové metody zkoumání povrchů (LEIS, SIMS). Základní fyzikální principy a~přehled metod operando (experimentální uspořádání, výhody a~omezení, příklady aplikací). Operando spektroskopie. Operando mikroskopie. Aplikace operando metod v~heterogenní katalýze.
10. Vakuová fyzika
Transportní jevy při nízkých tlacích. Reálné plyny, tenze par, vypařování a~kondenzace. Interakce plynu s~pevnou látkou na jejím povrchu a~v~objemu. Proudění plynu, režimy proudění, vakuová vodivost. Vakuový systém a~jeho parametry, teorie čerpacího procesu. Fyzikální principy metod získávání nízkých tlaků. Fyzikální principy měření nízkých tlaků, totální a~parciální tlak. Vakuové měřicí metody. Principy hmotnostních analyzátorů. Ionizační techniky, elektronová ionizace. Metody detekce iontů. Interpretace spekter, kvalitativní a~kvantitativní analýza.
11. Automatizace experimentu a~sběr dat
Analýza stejnosměrných a~střídavých elektrických obvodů s~lineárními prvky. Operační zesilovače, vlastnosti a~základní aplikace. Základy analogového zpracování signálů, filtrace, potlačování šumu. Zdroje napětí a~proudů. Sběr dat a~řízení fyzikálních experimentů, převodníky fyzikálních veličin. Techniky a~problémy převodu A-D a~D-A. Číslicové zpracování signálů, aplikace mikroprocesorů. Základy regulace, dynamické vlastnosti regulačního obvodu, regulátory PI, PID. Obvody při velmi vysokých frekvencích, skin efekt a~vnitřní impedance. Parametry dlouhého homogenního vedení. Vlnovody a~rezonátory. Generování vysokofrekvenčního výkonu.
12. Počítačová fyzika
Numerické metody v~počítačové fyzice, hledání řešení rovnic a~minim funkcí, integrace. Modelování metodou molekulární dynamiky, pohyb ve vnějších polích, problémy mnoha těles. Stochastické metody v~počítačové fyzice, generování a~charakterizace náhodných veličin. Spojité a~hybridní modelování, srovnání s~čistě částicovými modely. Řešení obyčejných diferenciálních rovnic, přesnost operací, chyby výpočtů, stabilita algoritmů. Řešení soustav lineárních rovnic a~parciálních diferenciálních rovnic. Integrální transformace v~počítačové fyzice, rychlá Fourierova transformace. Metoda konečných prvků. Evoluční programování, kódování, ohodnocení, operátory, evoluční algoritmy. Genetický algoritmus a~genetické programování, křížení, NP problémy, syntaktické stromy. Efektivní výpočet silového působení mnoha těles. Modelování srážek. |