FC1033 Fyzikální vlastnosti materiálů

Pedagogická fakulta
jaro 2025
Rozsah
2/0/1. 12 hodin. 4 kr. Ukončení: k.
Vyučováno kontaktně
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.
Mateřské obory/plány
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/jaro2025/FC1033/seminar-Prez01.qwarp
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2024.