PředmětyPředměty(verze: 953)
Předmět, akademický rok 2023/2024
   Přihlásit přes CAS
Seminář z kvantové fyziky pro učitele - NFUF829
Anglický název: Seminar on quantum physics for teachers
Zajišťuje: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
Platnost: od 2023 do 2023
Semestr: oba
E-Kredity: 3
Rozsah, examinace: 0/2, Z [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: neomezen
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Způsob výuky: prezenční
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
předmět lze zapsat v ZS i LS
Garant: RNDr. Zdeňka Koupilová, Ph.D.
Anotace -
Seminář navazující a rozšiřující základní kurz kvantové fyziky pro učitelské obory fyziky (NUFY100 Kvantová mechanika) zaměřený na možnosti výuky kvantové fyziky na středoškolské úrovni (tj. bez složitého matematického aparátu).
Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (16.05.2024)
Cíl předmětu -

Seminář navazující a rozšiřující základní kurz kvantové fyziky pro učitelské obory fyziky (NUFY100 Kvantová mechanika) zaměřený na možnosti výuky kvantové fyziky na středoškolské úrovni (tj. bez složitého matematického aparátu). V rámci semináře si posluchači sami vyzkouší možnosti aktivizujícího přístupu k výuce úvodních partií kvantové fyziky, seznámí se s možnostmi grafického znázorňování řešení kvantově mechanických problémů a správnou interpretací obrázků a animací. Dle zájmu jsou do semináře zařazeny i populární témata, se kterými se mohou posluchači ve své budoucí praxi setkat - kvantová teleportace, kvantová kryptografie apod. Během semináře je kladen důraz na aktivní zapojení posluchačů, využití moderní audio-vizuální výpočetní techniky

Seminář je určen zejména pro studenty fyzikálních studijních oborů zaměřených na vzdělávání, ale je otevřen i studentům studijního programu Fyzika na MFF UK a chemie a biologie PřF UK.

Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (16.05.2024)
Podmínky zakončení předmětu

Podmínkou získání zápočtu je aktivní účast na seminářích. Při absenci vyšší než 30 % musí student vypracovat uloženou domácí práci.

Charakter získání zápočtu vylučuje opakování.

Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (01.06.2021)
Literatura -

Skála, L. Úvod do kvantové mechaniky. 1. vyd. Praha: Academia, 2005.

Formánek, J. Úvod do kvantové teorie, část I. a II. Praha: Academia, 2004

Formánek, J. Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie pole, část 1., 2a a 2b. Praha: Academia, 2004

Pišút, J.; Zajac R. O atómoch a kvantování. 1. vyd. Bratislava: Alfa, 1983.

Štoll, I. Fyzika pro gymnázia. Fyzika mikrosvěta. 3. přeprac. vyd. Praha: Prometheus, 2006.

Feynman R. P.; Leighton R. B.; Sands M. Feynmanovy přednášky z fyziky s řešenými příklady 3/3. 1. vyd. Praha: Fragment, 2002.

Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fyzika - část 5: Moderní fyzika. 1. vyd. Brno: Vutium, 2006.

Feynman, R. Neobyčejná teorie světla a látky. 1. vyd. Praha: AURORA, 2001.

Brant, S.; Dahmen, H. D.; Stroh, T. Interactive Quantum Mechanics. New York: Springer-Verlag, 2003.

Belloni, M.; Christian, W.; Cox, A. J. Physlet Quantum Physics. An Interactive Introduction. Pearson, Prentice Hall, New Jersey, 2006.

Brandt, S.; Dahmen H. D. The picture book of quantum mechanics. 2nd ed. New York: Springer, 1994.

Peres, A. Quantum Theory: Concepts and Methods. Kluwer Academic Publishers, 1995.

Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (16.05.2024)
Metody výuky

Seminář s aktivním zapojením studentů.

Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (24.04.2023)
Sylabus -

Témata probíraná na semináři jsou volena dle zájmu zapsaných studentů. Může se jednat například o následující témata:

1. Experimenty a problémy vedoucí ke vzniku a rozvoji kvantové fyziky, aktivizující metody jejich výkladu,

  • atomová spektra, "odvození" Ritzova kombinačního principu z experimentálních dat,
  • vnější a vnitřní fotoelektrický jev,
  • Comptonův rozptyl,
  • kvantování elektromagnetického záření,
  • interferenční experimenty,
  • vlnově-částicový dualismus,
  • Sternův-Gerlachův pokus

2. Rekapitulace základních postulátů kvantové mechaniky, jejich nematematická formulace

3. Grafické znázornění řešení jednoduchých problémů kvantové mechaniky, praktické aplikace

  • potenciálová jáma - nekonečná pravoúhlá jáma, konečná potenciálová jáma
  • potenciálový stupeň a bariéra, tunelový jev
  • harmonický oscilátor
  • sféricky symetrický potenciál
  • řešení atomu vodíku (s důrazem na správné znázornění orbitalů)

4. Vybrané pokročilejší partie a jejich kvalitní zpřístupnění na středoškolské úrovni

  • Diracova symbolika
  • jiné než souřadnicové reprezentace kvantové mechaniky
  • relativistická kvantová mechanika
  • základní myšlenky kvantové teorie pole, Feynmanovy diagramy
  • interpretace kvantové mechaniky
  • testy kvantové mechaniky - ohyb molekul na mřížce, jednofotonové pokusy, which-way experimenty,...
  • "populární témata" - kvantová kryptografie, kvantová teleportace, kvantové počítače,...

Poslední úprava: Houfková Jitka, RNDr., Ph.D. (16.05.2024)
 
Univerzita Karlova | Informační systém UK