FC1033 Fyzikální vlastnosti materiálů

Pedagogická fakulta
jaro 2024
Rozsah
2/0/1. 12 hodin. 4 kr. Ukončení: k.
Vyučující
Mgr. Jan Čech, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Petr Sládek, CSc. (přednášející)
Garance
Mgr. Jan Čech, Ph.D.
Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Kontaktní osoba: Jana Jachymiáková
Dodavatelské pracoviště: Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Předpoklady
FC1021 Mechanika s experimenty
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je určen pouze studentům mateřských oborů.
Cíle předmětu
Cílem předmětu je prohloubení kurzu fyziky se zaměřením na vzdělávání rozšíření základních fyzikálních vlastností materiálů. Jedná se rozšíření znalostí nezbytných pro správné pochopení a výklad jevů pozorovaných/využívaných v každodenním životě i moderních technologiích. Výklad je doprovozen základními početními úlohami umožňujícími získat nadhled na kvantitativní stránku probíraných témat.
Vědomosti: Základní porozumění stavbě látky jejím a vlivu na vlastnosti materiálů kolem nás. Vazba vybraných vlastností látek na jevy v každodenní praxi.
Dovednosti: Dokázat identifikovat původ vybraných fyzikálních vlastností materiálů a vyložit v základní aproximaci důsledky pro chování materiálů ve vztahu k praktickým aplikacím. Uvědomovat si fyzikální podstatu látek kolem nás.
Postoje: Uvědomění si hlubokých vztahů mezi základními fyzikálními zákony strukturou hmoty a jejich důležitosti pro moderní civilizaci.
Výstupy z učení
Po absolvování předmětu by studující měli vědět a umět:
Základní pojmy a zákony fyziky ve vztahu ke stavbě hmoty a vybraných vlastností jimi determinovaných.
Identifikovat základní zákonitosti jevů, dějů a aplikací souvisejících se stavbou látek a jejich vlastnostmi.
Vyložit základní základní vlastnosti látek z pohledu fyzikálních principů a vlivu mikroskopických parametrů na pozorované makroskopické chování látek.
Osnova
  • 1. Struktura pevných látek: interakce, vazby a uspořádanost. Monokrystaly - význam a metody výroby.
  • 2. Poruchy krystalové mříže a jejich vliv na vlastnosti krystalů. Mechanické vlastnosti pevných látek a jejich důsledky pro jejich praktické uplatnění.
  • 3. Kmity mříže a tepelná kapacita pevných látek.
  • 4. Pásová teorie pevných látek a její význam pro pochopení elektrických a optických vlastností pevných látek.
  • 5. Vzájemné působení světla a hmotného prostředí. Optické vlastnosti pevných látek - kovů a dielektrik.
  • 6. Fresnelovy vztahy a jejich praktické důsledky v každodenním životě.
  • 7. Šíření světla anizotropním prostředím, dvojlom, optická aktivita, polarizace a jejich využití v praxi.
  • 8. Polovodiče - vlastnosti a příprava. Vlastní a příměsové polovodiče. Pásová struktura a její vliv na vlastnosti polovodičů (elektrické, optické)
  • 9. P-N přechod, Voltampérová charakteristika, kontakt kov-polovodič
  • 10. Základní polovodičové součástky, jejich vlastnosti a využití v praktických aplikacích.
  • 11. Magnetické vlastnosti pevných látek.
  • 12. Materiály pro moderní technologie: supravodiče, polymery, kompozitní materiály
Literatura
    povinná literatura
  • SVOBODA, Miroslav, Vladislav NAVRÁTIL a Jiří ŠTENBERK. Fyzika pevných látek : pro učitelské studium. 1. vyd. Praha: Universita Karlova, 1986, 423 s. info
  • SVOBODA, Miroslav, Vladislav NAVRÁTIL a Jiří ŠTENBERK. Fyzika pevných látek : pro učitelské studium. 1. vyd. Praha: Universita Karlova, 1986, 202 s. info
  • ČERNÝ, Miroslav, Petr DUB, Jiří KOMRSKA, Michal LENC, Bohumila LENCOVÁ, Miroslav LIŠKA, Jana MUSILOVÁ, Pavla MUSILOVÁ, Jan OBDRŽÁLEK, Jiří PETRÁČEK, Jiří SPOUSTA a Marian ŠTRUNC. Fundamentals of Physics extended (D. Halliday, R. Resnick, J. Walker). Druhé přepracované vydání. Brno, ČR: Vysoké učení technické v Brně - Nakladatelství VUTIUM, 2013, 1333 s. ISBN 978-80-214-4123-1. info
    doporučená literatura
  • BEISER, Arthur. Úvod do moderní fyziky. Translated by Josef Čada. Vyd. 2. Praha: Academia, 1978, 628 s. info
  • KITTEL, Charles. Úvod do fyziky pevných látek. 1. vyd. Praha: Academia, 1985, 598 s. URL info
Výukové metody
přednáška doplněná základními aplikačními příklady
Metody hodnocení
Ústní zkouška formou strukturovaného výkladu vylosovaného tématu z probíraných tematických celků
Informace učitele
Systematický přehled vědní disciplíny naleznete např. na portálu HyperPhysics: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/index.html
Pro studenty na zahraniční stáži (ERASMUS aj.): Požadavky ke splnění předmětu budou individuálně nastaveny v kontextu absolvovaných předmětů na zahraniční stáži a také v souladu s cíli a výstupy z učení daného studijního programu.
Studijní opora
https://is.muni.cz/auth/el/ped/jaro2024/FC1033/seminar-Prez01.qwarp
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2025.