Detail předmětu

Obecná fyzika III (Kmity, vlny, optika)

FSI-TF3Ak. rok: 2023/2024

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

Garant předmětu

doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Vstupní znalosti

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).

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

2 písemné testy během semestru. Zkouška má písemnou i ústní část.
Nutná 80% účast na cvičení a úspěšné absolvování dvou testů.

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.
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 a korekvizity

Základní literatura

FRENCH, A.P.: Vibrations and Waves. Norton, 1971 (EN)
HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika (2. vydání). VUTIUM, Brno 2013. (CS)
KUBĚNA, J.: Úvod do optiky. MU Brno 1994, skriptum. (CS)
MAIN, I. G.: Kmity a vlny ve fyzice. Academia, 1990. (CS)

Doporučená literatura

HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika. VUTIUM, Brno 2001 (CS)
HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - WALKER, J.: Fyzika (2. vydání). VUTIUM, Brno 2013. (CS)
KUBĚNA, J.: Úvod do optiky. MU Brno 1994, skriptum. (CS)
KVASNICA, J.: Matematický aparát fyziky. Academia, 1997. (CS)
MAIN, I. G.: Kmity a vlny ve fyzice. Academia, 1990. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-FIN-P bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Vlastimil Křápek, Ph.D.

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

Mgr. Jakub Bělín, Ph.D.

Osnova

Řešení problémů souvisejících s tématy přednášky. Další problémy jsou řešeny ve volitelném (nepovinném) předmětu Fyzikální proseminář III.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz