F2090 Fyzika pro chemiky II
Informativní souhrn požadovaných znalostí
jarní semestr 2022
doc. RNDr. Petr Mikulík, Ph.D., jaro 2022
Tento text je k dispozici v ISu mezi Studijními materiály
Verze 25. května 2022
Co je důležité umět na zkoušku
Níže uvedený text stručně shrnuje (některé) důležité body z toho, co je třeba umět na zkoušku. Text
berte jako orientační, není to kompletní soupis všech možných otázek či odpovědí, které na písemné
zkoušce z tohoto předmětu mohou zaznít.
Předpokládám, že jste si prošli též tři doprovodné texty z kvantovky, které (během online covidové
výuky) sloužily jako dodatečné vodítko, co je jak a proč důležité (což se může hodit pro pochopení
principů, historických souvislostí a též při čtení další literatury).
A. Obecné
Zdroje znalostí, ze kterých se dá vycházet:
• Znalosti z matematiky, fyziky a chemie ze střední školy.
• Přednášky z tohoto předmětu a doprovodné texty.
• Spočtené příklady ze cvičení tohoto předmětu, z dodatečných úloh a z odpovědníků.
• Znalosti získané z fyzikálních praktik.
• Učebnice a další učební texty.
Znalosti získané v tomto předmětu:
• Znalost definic důležitých veličin a konstant. Měli byste znát jejich jednotky, u konstant i číselné
hodnoty včetně řádu (mnohé z těchto čísel jsou hodně malé), a příklady vzorců, ve kterých se
tyto konstanty používají.
• Znalost postulátů, základních experimentů a souvisejících fyzikálních modelů popisujících svět.
• Většina věcí, které se probraly, mají nějakou aplikaci či praktické využití (pro charakterizaci
vlastností látek, předmětů, experimentů) – zauvažujte nad tím.
• Snažte se chápat a pochopit souvislosti – například, jak dané téma souvisí s elektrony, což byla
spojnice procházející všemi částmi tohoto předmětu.
• Musíte umět danou veličinu či vztah popsat, správně do něj dosadit, spočítat, a poté správně
zapsat výsledek včetně jednotek a řádů. A zamyslet se, zdali je to v pořádku (rozdíl v tom, zdali
je daná látka lékem nebo jedem je pouze v řádu).
• Na zkoušce nebude testována znalost odvozování vzorců. Předpokládá se běžná znalost úpravy
výrazů (na úrovni kvalitní maturity z matematiky). Nebude třeba znát podrobně vlastnosti speciálních
matematických funkcí, jako jsou Besselovy funkce či Hermiteovy nebo Laguerrovy poly-
nomy.
1
B. Jednotlivé kapitoly předmětu
B.1. Optika
Co byste měli určitě znát:
• Co je to elektromagnetické vlnění, jak se popisuje. Jaké jsou zápisy obou dvou základních typů
vlnění (rovinná vlna, kulová vlna) ve třírozměrném prostoru.
• Netřeba umět napsat Maxwellovy rovnice, ale je třeba znát, co za veličiny (popisující elektrické
a magnetické pole) a materiálové parametry (vztahy mezi příslušnou intenzitou a indukcí) v nich
vystupují.
• Musíte znát definici indexu lomu a (přibližné) hodnoty indexu lomu pro běžné látky ve viditelném
spektru. Též přepočet mezi frekvencí, kruhovou frekvencí, vlnovou délkou a vlnočtem (a
z kvantovky též výpočet energie fotonu, v elektronvoltech i Joulech).
• Jak index lomu závisí na vlnové délce?
• Jak získat index lomu látky ve tvaru destičky, čočky, hranolu, vlnovodu, polarizací?
• Musíte umět nakreslit průchod světla přes základní optické soustavy: zrcadlo, hranol, čočka, lupa,
dalekohled, mikroskop, oko, . . .
• Principy skládání vlnění, interference a difrakce. Polohy minim a maxim, závislost na vlnové
délce a na charakteristických rozměrech překážek.
• Změna fáze při průchodu prostředím a při odrazu.
• Rozlišovací schopnost (průchod kruhovou štěrbinou).
• Jak spočítat minima a maxima intenzity na stínítku pro Youngův pokus, interferenci na vrstvě
a podobně (viz též příklady ze cvičení).
B.2. Úvod do kvantové fyziky a fyziky mikrosvěta
V doprovodných textech k přednášce z kvantovky je výtah těch nejdůležitějších bodů, najdete ho
v bodech „K zapamatování a úvahám“.
1. Základní experimenty vedoucí ke vzniku kvantové mechaniky.
2. Jak souvisí spektroskopie, kvantovka a zkoumání struktury látek?
3. Co to je kvantové číslo? Jak souvisí hlavní kvantové číslo s energií systému pro jednotlivé základní
systémy, které jsme Schrödingerovou rovnicí řešili?
4. Měli byste být schopnit nakreslit průběhy pravděpodobností nalezení lokalizované částice (alespoň
v základním a následujícím stavu).
5. Popis atomu vodíku, jeho kvantová čísla a jejich číselné rozsahy (kolik je možností hodnot kvantových
čísel)?
B.3. Fyzika pevných látek
1. Vazby v pevných látkách, fyzikální a chemické vlastnosti odpovídajících látek.
2. Co to jsou krystaly a co je Braggův zákon.
3. Slupky v atomech těžších než vodík.
4. Souvislost indexu lomu a absorbce elmg. záření.
5. Popis elektrických a optických vlastností v pevných látkch. Co je to plazmová frekvence.
6. Proč je důležitý kvantový popis vlastností pevných látek. Pásová struktura, zakázaný pás a
izolanty, polovodiče, kovy. (Jak přesně fungují dioda a tranzistor – tím jsme se letos nezabývali.)
Interakce světla s krystaly.
7. Základy popisu magnetismu v pevných látkch.
8. Supravodivost – znát základy a principy.
2