FC1013 Fyzika atomu a mikrosvěta

Pedagogická fakulta
podzim 2021
Rozsah
2/1/0. 12 hodin. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Mgr. Jan Čech, Ph.D. (přednášející)
PhDr. Jan Válek, Ph.D. (cvičící)
Garance
PhDr. Jan Válek, Ph.D.
Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Kontaktní osoba: Jana Jachymiáková
Dodavatelské pracoviště: Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání – Pedagogická fakulta
Rozvrh seminárních/paralelních skupin
FC1013/Kombi01: Pá 17. 9. 11:00–13:50 učebna 3, Pá 8. 10. 8:00–10:50 učebna 3, Pá 22. 10. 9:00–11:50 učebna 3, Pá 29. 10. 9:00–11:50 učebna 3, J. Čech
FC1013/Prez01: Čt 23. 9. až Čt 16. 12. Čt 8:00–9:50 učebna 3, J. Čech
FC1013/01: St 22. 9. až St 15. 12. St 12:00–12:50 laboratoř 86, J. Válek
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je určen pouze studentům mateřských oborů.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Vzdělávacími cíli předmětu jsou základní vědomosti o mikroskopické stavbě látek a základních experimentech, které potvrzují teorii. Dále pak základní dovednosti aplikace znalostí o stavbě mikrosvěta k výpočtům a odhadům vlastností zkoumaných objektů. Mezi hlavní vzdělávací obsahy patří pojmy jako foton, částice, kvantová čísla, dualismus, radioaktivita. Cíle: Vědomosti: částice, Rutherfordův pokus, zákony absolutně černého tělesa, fotoefekt, Comptonův jev, spektra, nukleony, vazebná energie, radioaktivita, jaderné reakce, rozdělení elementární částic Dovednosti: provádět základní výpočty v atomové a jaderné fyzice; popsat fundamentální experimenty v atomové a jaderné fyzice, aplikovat znalost zákonů mikrosvěta na úvahy o vlastnostech prvků či látek. Postoje: chápat význam a možnosti využití poznatků atomové fyziky.
Výstupy z učení
Po absolvování předmětu by měl student vědět a umět • základní části vysokoškolského kurzu atomové fyziky (stavba atomu, elektronová struktura látek, jaderná fyzika) • interpretovat principy a východiska atomové a jaderné fyziky • charakterizovat prvky periodického systému a radionuklidy
Osnova
  • Sylabus přednášek (po týdnech či blocích): 1. Historický úvod. 2. Makroskopické a mikroskopické teorie a jejich ověřování. 3. Elektromagnetické záření - ( názory na podstatu světla; rovnovážné tepelné záření, kvantová hypotéza; fotoelektrický jev; Comptonův jev). 3. Stavba atomu (vývoj názorů na atom; objev přirozené radioaktivity, objev elektronu; první modely atomu; rozptylové experimenty, objev atomového jádra). 4. Stará kvantová teorie, planetární model atomu, problém jeho stability; Bohrův model atomu vodíkového typu, Bohrův-Sommerfeldův model atomu. 5. Mendělejevova periodická tabulka. 6. Atomová spektra (emisní a absorpční optické spektrum atomu; emisní a absorpční rentgenové spektrum atomu; spektrální analýza). 7. Molekulová spektra a jejich interpretace 8. Dualismus vlna-částice a jeho fyzikální interpretace (de Broglieova hypotéza, Youngův experiment). 9. Základy jaderné a částicové fyziky (vlastnosti jádra; radioaktivita; jaderné reakce; jaderné modely). 10. Jaderné štěpení a jaderná syntéza. 11. Klasifikace částic; zákony zachování. 12. Standardní model mikrosvěta. Sylabus cvičení (po týdnech či blocích): Cvičení prohlubují znalosti z přednášek na řešení úloh. 1. Historický úvod. 2. Makroskopické a mikroskopické teorie a jejich ověřování. 3. Elektromagnetické záření - ( názory na podstatu světla; rovnovážné tepelné záření, kvantová hypotéza; fotoelektrický jev; Comptonův jev). 3. Stavba atomu (vývoj názorů na atom; objev přirozené radioaktivity, objev elektronu; první modely atomu; rozptylové experimenty, objev atomového jádra). 4. Stará kvantová teorie, planetární model atomu, problém jeho stability; Bohrův model atomu vodíkového typu, Bohrův-Sommerfeldův model atomu. 5. Mendělejevova periodická tabulka. 6. Atomová spektra (emisní a absorpční optické spektrum atomu; emisní a absorpční rentgenové spektrum atomu; spektrální analýza). 7. Molekulová spektra a jejich interpretace 8. Dualismus vlna-částice a jeho fyzikální interpretace (de Broglieova hypotéza, Youngův experiment). 9. Základy jaderné a částicové fyziky (vlastnosti jádra; radioaktivita; jaderné reakce; jaderné modely). 10. Jaderné štěpení a jaderná syntéza. 11. Klasifikace částic; zákony zachování. 12. Standardní model mikrosvěta.
Literatura
    povinná literatura
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika : vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Translated by Jan Obdržálek - Jiří Komrska - Petr Dub. Vyd. 1. V Brně: Vysoké učení technické, 2000, vii, s. ISBN 8071962147. info
  • NEPRAŠ, Miloš a Miloš TITZ. Základy teorie elektronových spekter : absorpční a luminiscenční spektra organických sloučenin v ultrafialové a viditelné oblasti světla. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1983, 371 s. info
  • BEISER, Arthur. Úvod do moderní fyziky. Translated by Josef Čada. Vyd. 2. Praha: Academia, 1978, 628 s. info
    doporučená literatura
  • Skála L.: Kvantová teorie molekul. Karolinum: Praha, 1995.
  • Špolskij, E. V., Atomová fyzika. 1, Úvod do atomové fyziky. 2. vyd. Praha: SNTL, 1957
Výukové metody
přednášky, výpočetní cvičení a referáty; výuka bude v podzimním semestru 2020 mimořádně uskutečňována za použití digitálních technologií online
Metody hodnocení
průběžné kontroly během semestru (testy) [výsledky nad 60%] a referát
Informace učitele
http://linus.highpoint.edu/~atitus/mandi/index.php?dcsid=1a00&qid=1a20001&view=solution
http://www.rsc.org/chemsoc/timeline//pages/1911.html
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.