Detail předmětu
Obecná fyzika III (Kmity, vlny, optika)
FSI-TF3 Ak. rok: 2022/2023 Zimní semestr
Kmity, vlny, optika je přednáška, která se snaží o jednotný pohled na fyzikální jevy jako je periodický pohyb, kmity a vlny v různých oblastech, např. v mechanice, akustice, elektřině a především v optice. K pochopení látky je třeba znát poznatky z přednášek základního kurzu, tj. Mechanika a molekulová fyzika (Obecná fyzika I) a Elektřina a magnetismus (Obecná fyzika II). Optika v této přednášce pokrývá všechny základní kapitoly obvyklého univerzitního kurzu.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Student získá základní znalosti o fyzikálním popisu periodických dějů, vlnění a optice a matematickém aparátu zde používaném. Získá všeobecný nadhled nad disciplínou a naučí se samostatně řešit jednodušší problémy.
Prerekvizity
Znalosti mechaniky, elektřiny a magnetismu na úrovni běžného univerzitního kurzu, praktická znalost matematické analýzy. Pro tento předmět je prerekvizitou předmět TF1 (Obecná fyzika 1, Mechanika a molekulová fyzika). Tento předmět je prerekvizitou pro předměty TZO (Základy optiky) a TQS (Kvantová a statistická fyzika).
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení
2 písemné testy během semestru. Zkouška má písemnou i ústní část.
Učební cíle
1. Znalosti týkající se řady fyzikálních jevů zejména mechanických a elektrických kmitů, mechanického a elektromagnetického vlnění a optiky na úrovni základního kurzu obecné fyziky.
2. Pochopení obecných vlastností kmitů a vln.
3. Zběhlost v souvisejícím matematickém popisu.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Nutná 80% účast na cvičení a úspěšné absolvování dvou testů.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Kmity: Harmonický oscilátor, příklady harmonických kmitů, tlumený oscilátor, vynucené kmity a rezonance. Skládání harmonických kmitů. Harmonická analýza, Fourierova transformace, lineární systémy. Vázané oscilátory a normální mody.
Vlny: Postupné vlny ve spojitém prostředí. Vlny na struně, vlnová rovnice, stojaté vlny. Odraz a průchod vln rozhraním. Disperze, pulzy (vlnové balíky) a grupová rychlost. Zvukové vlny v plynech, trojrozměrné vlny, interference, Dopplerův jev.
Optika: Řešení Maxwellových rovnic pro elektromagnetické vlny ve vakuu, elektromagnetické vlny v látkovém prostředí, rovinné vlny, polarizace. Odraz a lom světla, úplný odraz, evanescentní vlna. Geometrická optika, obrazy, čočky a zrcadla, jednoduché optické přístroje. Interference, dvojštěrbinový experiment, koherence, interference na tenké vrstvě, interferometry. Difrakce, Huygensův princip, difrakce na štěrbině, kruhovém otvoru a mnoha štěrbinách. Difrakční mřížky. Fresnelova a Fraunhoferova difrakce, rozklad do rovinných vln, Fresnelův-Kirchhoffův difrakční integrál.
Cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Řešení problémů souvisejících s tématy přednášky. Další problémy jsou řešeny ve volitelném (nepovinném) předmětu Fyzikální proseminář III.