FY2BP_KVO Kmity, vlny, optika

Pedagogická fakulta
jaro 2014
Rozsah
3/0/0. 5 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc.
Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Bc. Lucie Viková
Dodavatelské pracoviště: Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Rozvrh
Čt 13:55–16:30 učebna 3
Předpoklady
FY2BP_MAF1 Matematika pro Fy 1 && FY2BP_MAF2 Matematika pro Fy 2 && FY2BP_MMF Mechanika a molekulová fyzika
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je získání přehledných vědomostí o tématu kmity a vlny na vysokoškolské úrovni. Důraz je kladen na logickou stavbu této vědní disciplíny a na získání znalostí a dovedností, potřebných pro výuku fyziky na základní škole ( proto je do přednášky zařazeno větší množství jednoduchých pokusů a zdůrazněn vztah probírané látky k praxi, přírodě, domácnosti apod.).
Osnova
  • I. Kmity. 1. Harmonické kmity volné, tlumené a nucené. 2. Superpozice dvou harmonických kmitů stejnosměrných a navzájem kolmých. Harmonická analýza kmitů. 3. Spřažené kmity. Příčné kmity struny, podélné kmity tenké tyče. 4. Kmity membrány a desky. II. Vlny. 1. Vznik a podstata postupného vlnění, vlnová rovnice. Energie postupného vlnění. 2. Interference vlnění. Vlnový balík, fázová a grupová rychlost vln. 3. Rovinná vlna, kulová vlna, šíření vln v prostoru. 4. Odraz a lom vlnění na rovinném rozhraní dvou prostředí, ohyb vlnění. 5. Dopplerův jev. 6. Zvuk, základní charakteristiky tónu. Infrazvuk a ultrazvuk. 7. Pohyb zdroje zvuku s nadzvukovou rychlostí, rázová vlna. III. Optika 1. Základní představy o světle. Vývoj názorů na podstatu světla, duální charakter světla. Měření rychlosti světla. 2. Základní zákony šíření světla. 3. Světlo jako elmg. vlna, její vlastnosti. Maxwellovy rovnice v optice a jejich řešení. Výkon přenášený elektromagnetickou vlnou, Poyntigův vektor.Polarizace elektromagnetické vlny. 4. Fotometrie. Základní fotometrické pojmy, veličiny a jejich jednotky.Fotometrická rovnice, fotometry. 5. Vzájemné působení světla a hmotného prostředí. Důsledky plynoucí z Maxwellovy teorie pro vzájemné působení světla a neabsorbujícího prostředí. 6. Fresnelovy vzorce pro případ isotropního neabsorbujícího prostředí. Optické vlastnosti kovů. 7. Základní představy o světle. Vývoj názorů na podstatu světla, duální charakter světla. Měření rychlosti světla. 8. Základní zákony šíření světla. 9. Světlo jako elmg. vlna, její vlastnosti. Maxwellovy rovnice v optice a jejich řešení. Výkon přenášený elektromagnetickou vlnou, Poyntigův vektor.Polarizace elektromagnetické vlny. 10. Fotometrie. Základní fotometrické pojmy, veličiny a jejich jednotky.Fotometrická rovnice, fotometry. 11. Vzájemné působení světla a hmotného prostředí. Důsledky plynoucí z Maxwellovy teorie pro vzájemné působení světla a neabsorbujícího prostředí. 12. Fresnelovy vzorce pro případ isotropního neabsorbujícího prostředí. Optické vlastnosti kovů. 13. Šíření světla anizotropním prostředím, dvojlom, optická aktivita, polarizace. 14. Interference světla, podmínky pozorovatelné interference. Koherentní zdroje světla - lasery. 15. Youngův pokus, proužky stejného sklonu a stejné tloušťky, interference na tenké vrstvě. Mnohosvazková interference. Užití interference. 16. Ohyb světla - základní pojmy.Fraunhoferovy ohybové jevy. Ohyb na štěrbině a na mřížce. Fresnelovy ohybové jevy. Meze rozlišení optických přístrojů. 17. Holografie a její užití. 18. Geometrická optika. Základní prvky zobrazovacích soustav, charakteristiky obrazu, zvětšení. 19. Tenká a tlustá čočka, zobrazovací rovnice. Optické vady a jejich korekce. Jednoduché optické přístroje (lupa, dalekohled, mikroskop). 20. Lidské oko, základní pojmy z fyziologické optiky.
Literatura
  • SLÁDEK, Petr. Kmity. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita v Brně, 2005, 86 s. skriptum. ISBN 80-210-3666-4. info
  • SLÁDEK, Petr. Vlny. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita v Brně, 2005, 72 s. skriptum. ISBN 80-210-3667-2. info
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika. 1. vyd. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. info
Výukové metody
přednáška
Metody hodnocení
Typ výuky: přednáška Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Ústní části předchází příprava studenta v délce cca 20-30 min, literatura u přípravy není povolena.
Před vlastní zkouškou musí student prezentovat experimentální práci, spočívající v sestavení, odzkoušení a popsání jednoduchého fyzikálního experimentu vhodného pro školskou praxi.
Informace učitele
http://amper.ped.muni.cz/sladek
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2013, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019.