F7PBBFY2 - Fyzika II.

Předmět Fyzika 2 navazuje na předmět Fyzika 1 a získáné znalosti rozšiřuje do oblasti elektromagnetismu a základů atomové a jaderné fyziky a fyziky kondenzovaného stavu.

Podmínky zápočtu - zápočet má teoretickou a praktickou část.

Úspěšné složení teoretické části vyžaduje nejvýše dvě absence na početních cvičeních a dále je třeba získat alespoň 60% bodů v zápočtovém testu. Test se skládá z 8 početních úloh z okruhů probíraných na cvičeních. Ke splnění praktické části je nutná 100% účast na laboratorních cvičeních a vypracování všech protokolů. Protokoly jsou známkovány A-F a průměrná známka ze všech protokolů bude součástí celkové klasifikace předmětu.

Podmínky zkoušky - zkouška se skládá z deseti otázek hodnocených deseti body (maximálně 100 bodů). Součástí otázek jsou jak početní příklady, tak teorie pokrývající probranou látku. Důraz je kladen zejména na porozumění dané problematice a souvislosti.

Osnova přednášek:

1.Fyzikální interakce a pohled na svět. Chápání fyzikálního modelu pro popis reality. Elektromagnetická interakce, elektrické pole, náboj, Coulombův zákon, indukce a intenzita el. pole

2.Elektrický potenciál, energie a práce v elektrickém poli, kapacita

3.Intenzita magnetického pole, Lorentzova síla, pohyb částice v elektrickém a magnetickém poli

4.Magnetická indukce, Biotův-Savartův-Laplaceův zákon. Energie magnetického pole, elmg. indukce, proud, Ohmův zákon

5. Maxwellovy rovnice, Poyntingův vektor, gradient, divergence, rotace, Laplaceův operátor část 1

6. Maxwellovy rovnice, Poyntingův vektor, gradient, divergence, rotace, Laplaceův operátor část 2

7.Napětí transformační a pohybové, indukčnost

8.Elektromagnetické vlnění - spektrum, vlastnosti a využití různých typů záření

9.Kmity, vlny, podmínka vzniku, jejich vlastnosti, podmínka vzniku, obecná vlnová rovnice, rychlost a vztah k vlastnostem prostředí, diferenciální rovnice 2 řádu, RLC obvod

10.Geometrická optika, vlnová optika

11.Model atomu, spektrum záření atomu vodíku, spektroskopie. Záření

černého tělesa, Planckův, Wienův, Stefanův-Boltzmannův zákon,

fotometrické veličiny

12.Využití elektromagnetického spektra od gama, X, UV, VIS, IR až po radiové frekvence, senzory (fotonásobiče, polovodičové prvky, bolometry), využití ve zdravotnictví

13.Jaderné záření, reakce, reaktory, urychlovače, magnetická rezonance

14. Shrnutí a zakončení.

Osnova cvičení:

Početní:

1. Geometrická optika

2. Vlnová optika

3. Elektrostatika - Coulombův zákon ve vakuu a v dielektriku, intenzita elektrického pole

4. Elektrostatika – elektrický potenciál, napětí, kapacita, kondenzátory

5. Elektrický proud, odpor, Ohmův zákon, elektrické obvody

6. Práce v elektrickém obvodu, Jouleovo teplo, Elektrický proud v roztocích, Faradayovy zákony elektrolýzy

7. Magnetické pole, Ampérův zákon, Lorentzova síla, pohyb částice v elektromagnetickém poli

8. Nestacionární elektromagnetické pole, elektromagnetická indukce, indukčnost

9. Střídavé napětí, RLC obvody

10. Radiometrie, fotometrie

11. Vektorová analýza, diferenciální operátory, Gaussův a Ampérův zákon

12. Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice, elektromagnetické vlnění

13. Elektromagnetické vlnění, základy kvantové mechaniky

14. Zápočtový test

Laboratorní praktika:

První blok úloh (2.-7. týden)

1. Specifický náboj elektronu

2. Absorbce ionizujícího záření

3. Měření indexu lomu a lámavého úhlu hranolu pomocí goniometru (návod v moodle)

4. Stanovení elektrochemického ekvivalentu mědi a Faradayovy konstanty

5. Var vody za sníženého tlaku (návod v moodle)

6. Hallův jev

Druhý blok úloh (8.-13. týden)

7. Úlohy z paprskové optiky

8. Měření přechodových charakteristik

9. Vedení elektrického proudu a vedení tepla v kovech

10. Deskový kondenzátor

11. Transformátory, indukční měření

12. Lorentzova síla

Náhradní úloha: Ověření Biotova-Savartova zákona

Studenti získají ucelený přehled ze základů fyziky elektromagnetického pole, elektromagnetického vlnění a základů moderní fyziky. Tyto získané teoretické dovednosti budou schopni aplikovat na praktické početní a laboratorní problémy. Studenti získají přehled o aplikaci těchto fyzikální jevů v lékařské technice.

Všechny materiály včetně procvičovacích testů k početním cvičením najdete v moodle.

Povinná literatura:

[1]HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER, DUB, Petr (ed.). Fyzika 3+4+5, přeprac. vyd. Přeložil Miroslav ČERNÝ. Brno: VUTIUM, c2013. Překlady vysokoškolských učebnic. ISBN 978-80-214-4123-1.

Doporučená literatura:

[1]ALDEBARAN - Fyzikální web [online]. Petr Kulhánek, c2019. Poslední změna: 6.6.2019 [cit. 2019-05-06]. URL:http://www.aldebaran.cz

[2]KUTÍLEK, Patrik a Jan MIKŠOVSKÝ. Fyzikální praktikum I, II. V Praze: ČVUT, 2009. ISBN 978-80-01-04477-3.

[3]Physics (Physics II: Electricity and Magnetism). Recorded video lectures and materials at MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA). [online]. Creative Commons License, c2001-2019. Poslední změna: 3.5.2019 [cit. 2019-04-01]. URL: https://ocw.mit.edu/courses/physics/

• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika (povinný předmět)
• Bakalářský studijní program Biomedicínská technika (povinný předmět)