F4050 Introduction to Microphysics

Faculty of Science
Spring 2008 - for the purpose of the accreditation
Extent and Intensity
4/2/0. 5 credit(s) (fasci plus compl plus > 4). Type of Completion: zk (examination).
Teacher(s)
doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc. (lecturer)
RNDr. Eva Kutálková, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
prof. RNDr. Michal Lenc, Ph.D.
Department of Plasma Physics and Technology – Physics Section – Faculty of Science
Contact Person: doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc.
Prerequisites (in Czech)
( F1030 Mechanics and molecular physic && F2050 Electricity and magnetism )||( F1090 Mechanics and molec. physics && F2030 Electricity and magnetism )
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Předmět má v doporučeném studijním plánu v mnoha směrech mimořádné postavení, neboť: * završuje kurz Obecné fyziky, a to nejen svým zařazením, ale i tím, že využívá poznatků všech jeho disciplin, * studuje objekty nedostupné přímé smyslové zkušenosti, což často vede k tomu, že se jejich vlastnosti a chování neshodují s intuitivním očekáváním, * se zabývá jevy, při jejichž popisu selhaly předchozí - klasické - fyzikální představy, což vedlo k vymezení hranic platnosti dříve probíraných fyzikálních disciplin. Předmět je koncipován tak, aby - kromě poskytnutí základních poznatků o vlastnostech mikroobjektů a jejich soustav - posluchače co nejlépe připravil na zvládnutí nezvyklých idejí kvantové mechaniky, která na něj v doporučeném studijním plánu bezprostředně navazuje, a poskytl mu adekvátní představu o způsobu překonání krize, do níž se fyzika dostala na přelomu 19. a 20. století. Důraz je kladen na fyzikálně-historické souvislosti a na možnosti elementarizace výkladu této obtížné problematiky.
Syllabus
  • 1. Physical world and its description (reality, abstraction, model; concepts of structure of matter and their development; macroscopic and microscopic theories and their verification; objects of macroworld - particles and waves). 2. Electromagnetic radiation - particles ? waves ? photons (historical development of views on nature of light; blackbody radiation, the quantum hypothesis; photoelectric emission, Compton effect). 3. Atomic structure (historical development of views on the atom; the discovery of the electron; early models of the atom; scattering experiments, the discovery of the atomic nucleus). 4. The old quantum theory (the planetary model of the atom, problem of its stability; the Bohr's model of the hydrogen atom, the Bohr-Sommerfeld's model of the atom; the Mendeleev periodic system). 5. Atomic spectra (emission and absorption optical spectrum of the atom; emission and absorption X-ray atomic spectra; spectral analysis; interaction of radiation with periodic structures; physical, technological and medical applications). 6. The wave-particle dualism and its physical interpretation (the de Broglie's hypothesis, Davisson-Germer's and Thomson's experiments; Young's double slit experiment with classical particles, waves and microobjects). 7. Fundamentals of wave /quantum/ mechanics (the wave function and the vector of state; the superposition principle and its physical meaning; wave packet; Heisenberg's uncertainty principle for position and momentum; measurement in microworld; the relation of classical and quantum mechanics). 8. Fundamentals of nuclear and particle physics (nuclear properties; radioactive decay; nuclear reactions; nuclear models; nuclear fission and fusion; particle interactions; families of particles; conservation laws; the standard model of microworld).
Literature
  • Halliday, David - Resnick, Robert - Walker, Jearl. Fyzika, část 5 - Moderní fyzika. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2000.
  • BEISER, Arthur. Úvod do moderní fyziky. Translated by Josef Čada. Vyd. 2. Praha: Academia, 1978, 628 s. info
  • ŠPOL'SKIJ, Èduard Vladimirovič. Atomová fysika. Translated by Jaroslav Pernegr - Josef Tuček - Jaroslav Pačes. Vyd. 2. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1957, 432 s. URL info
  • ŠPOL'SKIJ, Èduard Vladimirovič. Atomová fysika. 2. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1958, 603 s. URL info
  • Zajac, Rudolf - Pišút, Ján - Šebesta, Juraj. Historické pramene súčasnej fyziky, Zv.2. Bratislava: Univerzita Komenského, 1997.
  • TRIGG, George L. Rešajuščije eksperimenty v sovremennoj fizike. Edited by I. S. Aleksejev, Translated by A. V. Davydov - G. V. Daniljan. Moskva: Mir, 1974, 159 s. info
  • Hořejší, Jiří. Historie standardního modelu mikrosvěta. Školská fyzika, Vol. VII, č. 3 (2001) str. 4-60.
Assessment methods (in Czech)
Výuka: klasická přednáška, klasické cvičení. Zkouška: písemná a ústní
Language of instruction
Czech
Follow-Up Courses
Further comments (probably available only in Czech)
The course is taught once in two years.
The course is taught: every week.
Listed among pre-requisites of other courses
The course is also listed under the following terms Spring 2011 - only for the accreditation, Spring 2001, Spring 2002, Spring 2003, Spring 2004, Spring 2005, Spring 2006, Spring 2007, Spring 2008, Spring 2009, Spring 2010, Spring 2011, Spring 2012, spring 2012 - acreditation, Spring 2013, Spring 2014, Spring 2015, Spring 2016, Spring 2017, spring 2018, Spring 2019, Spring 2020, Spring 2021, Spring 2022, Spring 2023, Spring 2024, Spring 2025.