Last update: RNDr. Jitka Houfková, Ph.D. (02.05.2022)
Přednáška bude do jisté míry interaktivní, takže osnova se může vyvíjet a reagovat na zájem účastníků.
Navržená témata:
Optika
Tři pohledy na světlo: soubor přímočarých paprsků, proud částic, vlnění
Geometrická optika
Konstrukce paprsků jako komice k vlnoplochám
Základní zákony geometrické optiky: přímočaré šíření světla, nezávislost chodu paprsků, odraz, lom
Fermatův princip a odvození Smelkova zákona
Úplný odraz
Optické zobrazování, zrcadla, význačné paprsky, zobrazovací rovnice,
Čočky, znaménková konvence, optická mohutnost, Fresnelova čočka, vady čoček: otvorová, barevná, koma,
astigmatismus, zklenutí
Optické přístroje: lupa, mikroskop, dalekohled, dírková komora
Vlnová optika
spektrum elektromagnetických vln
základní vlastnosti světla (vlnová délka, frekvence, rychlost,
rychlost ve vakuu a v látkovém prostředí, index lomu, absorpce,
polarizace, difrakce, interference
pokus: měření rychlosti světla ve vzduchu a ve vodě
Huygensův princip
Youngův pokus, Newtonova skla, optická mřížka
postulát rychlosti světla v teorii relativity
princip duality světla
Lidské oko
Stavba a funkce oka
Citlivost oka na barvu a intenzitu světla, rozlišovací schopnost
Prostorové vidění, horopter a diplopie
Vzdálený a blízký bod, konvenční zraková vzdálenost
Vady oka: dalekozrakost, blízkozrakost, vetchozrakost, astigmatismus, otvorová a barevná vada
Atomová fyzika
Atomizmus filozofická konstrukce ve starém Řecku
Chemický atomizmus, slučování v hmotnostních poměrech, chemické prvky, Brownův pohyb, problémy se vztahy
atom - molekula a se změnami objemu při slučování plynů
Objevy vedoucí k objevu elektronu: Ruhmkorfův transformátor a Geisslerova trubice, katodové paprsky
Vlastnosti katodových paprsků
Rentgenové paprsky
Elektron, jeho vlastnosti, Millikanův pokus, náboje elementárních částic
Thomsonův pudinkový model atomu
Rutherfordův planetární model atomu, Rutherfordův pokus
Bohrův kvantový model atomu, Franck-Hertzův pokus
Fotoelektrický jev (fotoefekt), výstupní práce elektronu, závislost na frekvenci dopadajícího záření, Planckova
konstanta
Kvantová mechanika
Čarová spektra, Balmerova série, Rydbergova konstanta
Ultrafialová katastrofa, Planckův vyzařovací zákon
Foton, zíkladní vlastnosti, Comptonův rozptyl
De Broglieho vlnová délka, odvození Bohrovy kvantovaní podmínky, potvrzující pokusy: rozptyl elektronů na
krystalu - vlnová délka elektronu
Vlnová funkce, hustota pravděpodobnosti výskytu částice
Kvantování energie, princip korespondence, nekonečná potenciálová jáma, analogie se strunou, vztah pro
energii, řádový odhad velikosti a energie atomu a jádra, Heisenbergovy relace neurčitosti, energie základního
stavu, minimální energie vázaného stavu
Tunelový jev, atomové jádro
Schrodingerova rovnice, hamiltonův operátor, okrajové podmínky pro vázané stavy
Atom vodíku, energie kvantových stavů atomu vodíku, kvantová čísla atomu vodíku, vlnová funkce základního
stavu atomu vodíku, radiální hustota pravděpodobnosti
Jaderná fyzika
Rutherfordův pokus
Vlastnosti atomových jader, vlastnosti nukleonů, rozměr jádra, hmotnostní, protonové a neutronové číslo, zákon
zachování nukleonů, izotopy, stabilita nuklidů
Jaderné síly, jaderná vazebná energie, jaderné štěpení a jaderná fúze
Radioaktivní rozpad, rychlost rozpadu, aktivita vzorku, poločas rozpadu
Radioaktivní záření, alfa rozpad, beta rozpad, radiační dávka, dávkový ekvivalent
Využití radionuklidů
Jaderné reakce, zákony zachování, částice s nulovou klidovou hmotností, účinný srážkový průřez
Jaderná fúze
Jaderné štěpení
Jaderný reaktor
Částicová fyzika - Standardní model
Fermiony + bozony
Elementární částice: leptony + kvarky
Dělení podle interakcí: hadrony + leptony
Urychlovače částic
Speciální teorie relativity
Galileův mechanický princip relativity
Éterová teorie a Lorenzovo vysvětlení s kontrakcí délek a dilatací času
Základní postuláty STR: princip relativity, princip konstantní rychlosti světla, experimenty potvrzující mezní rychlost
světla
Relativita současnosti, relativita času + odvození dilatace času, potvrzující experimenty, kontrakce délek
Lorentzovy transformace, relativistické skládání rychlostí
Paradox dvojčat