Detail předmětu

Obecná fyzika III (Kmity, vlny, optika)

FSI-TF3Ak. rok: 2016/2017

Kmity, vlny, optika je přednáška, která popisuje 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. Většina jevů je popsána na základě vlnového modelu, ale jsou zde i základní představy o částicovém modelu jako první úvod do kvantové fyziky. Pozornost je rovněž věnována interakci světla s pevnou látkou. Geometrická optika je chápána spíše v praktické podobě. Přednáška je doprovázena řadou pokusů s aktivní účastí studentů. Přednáška se zabývá především fyzikálními základy, ale jsou uvedeny rovněž současné výsledky výzkumu na tomto poli.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

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

Předpokládá se znalost diferenciálního, integrálního a vektorového počtu.

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

Výuka: Přednáška a cvičení, zkouška: písemná a ústní.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními zákonitostmi periodických dějů, vlnění a optiky. Důraz je kladen na obecné souvislosti jednotlivých partií.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Nutná 80% účast na cvičení a úspěšné absolvování dvou testů. Zameškanou výuku (není-li příliš velkého rozsahu) lze nahradit vypracováním písemných domácích úkolů.

Prerekvizity a korekvizity

Základní literatura

FRENCH, A.P.: Vibrations and Waves. Norton, 1971 (EN)
MAIN, I. G.: Kmity a vlny ve fyzice. Academia, 1990. (CS)

Doporučená literatura

HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika. VUTIUM, Brno 2001 (CS)
KUBĚNA, J.: Úvod do optiky. MU Brno 1994, skriptum. (CS)
MAIN, I. G.: Kmity a vlny ve fyzice. Academia, 1990. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-FIN , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.

Osnova

Úvod. Historie.
Kmity. Periodický pohyb v přírodě. Harmonický oscilátor-kinematika, dynamika, energie. Tlumený oscilátor, vynucené kmity a resonance. Příklady oscilátorů, chaos.
Vlny. Vlny v jedné a třech dimenzích, typy vln, vlnové pulzy. Rychlost vlnění, vlnová rovnice. Princip superpozice, interference.
Zvuk. Zvukové vlny, rychlost zvuku. Interference zvukových vln. Dopplerův jev. Zdroje a detektory zvuku. Slyšení.
Elektormagnetické vlny. Maxwellovy rovnice, vlnová rovnice. Odraz a lom, totální odraz. Optické konstanty.
Světlo. Modely světla. Spektrum. Rychlost světla. Zdroje a detektory světla, základní exp. uspořádání. Oko.
Optické vlastnosti prostředí. Mikroskopická teorie. Absorpce a disperse. Rozptyl světla. Izotropní a anizotropní materiály.
Polarizace. Polarizované a nepolarizované světlo. Metody polarizace světla a měření polarizace.
Interference světla. Stojaté vlnění. Interference dvou a více vln. Interference nemonochromatických vln. Časová a prostorová koherence.
Difrakce světla. Fraunhoferova difrakce. Difrakce na mřížkách.
Zobrazování. Geometrická optika. Čočky a zrcadla. Jednoduché optické přístroje. Difrakce a zobrazování. Holografie.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D.

Osnova

Řešení problémů definovaných v přednášce.