F3100 Kmity, vlny, optika

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
Rozsah
2/2/0. 4 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr. (přednášející)
Mgr. Jana Jurmanová, Ph.D. (cvičící)
doc. Mgr. Zdeněk Navrátil, Ph.D. (cvičící)
RNDr. Luboš Poláček (pomocník)
Garance
doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 9:00–10:50 F2 6/2012
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
F3100/01: Út 16:00–17:50 F3,03015, Z. Navrátil
F3100/02: Pá 9:00–10:50 F3,03015, J. Jurmanová
Předpoklady
( F1030 Mechanika || F1040 Mechanika a molekulová fyzika ) && (! F3060 Kmity, vlny, optika )
Znalosti mechaniky, elektřiny a magnetismu na úrovni běžného uiverzitního kurzu, praktická znalost matematické analýzy.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Cílem přednášky je na úrovni základního kurzu obecné fyziky seznámit studenty s popisem periodických dějů v různých částech fyziky, zejména mechanických a elektrických kmitů, mechanického a elektromagnetického vlnění a optiky. Důraz je kladen zejména na porozumění vzájemných souvislostí různých fyzikálních partií a jejich matematického popisu. Nezbytnou součástí výkladu je bohatý doprovod demonstračními experimenty.
Výstupy z učení
Absolvováním kurzu student porozumí podstatě kmitavých a vlnových jevů a jejich matematickému popisu a je schopen řešit základní úkoly z této oblasti.
Formuluje a řeší pohybové rovnice jednoduchých kmitajících soustav a je schopen navrhnout vhodný aproximativní model;
rozumí vzniku a šíření vlnění a dokáže jej matematicky popsat;
je schopen aplikovat zákony geometrické optiky při popisu šíření světla a zobrazovacíxh soustav;
aplikuje obecné principy vlnové optiky na interferenční a difrakční jevy.
Osnova
  • 1.Kmity. Harmonický oscilátor-kinematika, dynamika, energie. Tlumený oscilátor, skládání kmitů, vynucené kmity a resonance. kmity soustav s mnoha stupni volnosti, kmitové módy. Neharmonické kmity. 2.Vlny. Vlny v jedné a třech dimenzích. matematický popis vlnění, rovinná a kulová vlna postupná vlna, stojaté vlnění, Hyugensův princip a jeho využití, vlnová rovnice. princip superpozice, interference. Dopplerův jev, disperze, vlnové klubko, nelinearita, zvuk, vlny na vodní hladině. 3.Optika. Světlo jako elektromagnetické vlnění. fotony. zdroje světla. Odraz a lom světla, optické zobrazování čočkami a zrcadly, jednoduché optické přístroje, interfernece světla, koherence, difrakce, Fraunhoferova aproximace, difrakce na štěrbině, mřížce a kruhovém otvoru, rozlišovací schopnost optických přístrojů. Světlo a látkové prostředí, Fresnelovy vztahy, absorpce a polarizace světla.
Literatura
  • J.Kuběna: Úvod do optiky, MU Brno 1994
  • M.V.Klein:Optics, John Wiley and Sons,Inc New York 1976
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika : vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Edited by Petr Dub, Translated by Jana Musilová - Jan Obdržálek. Vyd. 1. V Brně: Vysoké učení technické, 2000, xvi, 328. ISBN 8071962147. info
Výukové metody
Přednáška a teoretické cvičení. V době epidemiologického omezení jsou přednášky bez prezenční účasti studentů nahrávány a umísťovány do studijních materiálů předmětu. Cvičení v PS 2020: kombinovaná forma výuky - distanční výuka formou videokonferencí v MS Teams kombinovaná s několika setkáními v posluchárně.
Metody hodnocení
2 písemné testy během semestru. Po probrání každého tématického celku vypracování odpovědníku v ISu v celkovém počtu 5. Podmínkou přihlášení ke zkoušce je minimální úspěšnost 60% z každého odpovědníku a z každé písemky. Zkouška písemná a ústní. Podmínkou přistoupení k ústní části zkoušky je alespoň 60% úspěšnost v písemce. Podle epidemiologické situace může být zkouška v prezenční i distanční formě. V prezenční formě bude mít zkouška standardní průběh. V distanční formě bude zkoušková písemka realizována s využitím MS Forms a MS Teams, ústní zkoušení s MS Teams.
Informace učitele

Podmínky pro podání přihlášky ke zkoušce pro studenty denního studia:

  1. Účast na cvičení nejméně 80% - ať už osobní v posluchárně anebo na videokonferencích přes MS Teams, dle epidemiologické situace. Případná vyšší neúčast bude řešena individuálně s vyučujícím a to jen v případě, že bude řádně zdůvodněna.
  2. Alespoň 60% úspěšnost v každém ze dvou písemných testů a pětí odpovědníků.

Podmínky pro podání přihlášky ke zkoušce pro studenty kombinovaného studia (studenti kombinovaného studia mohou též zvolit jako alternativu požadavky pro prezenční studenty):

  1. Odevzdání písemně vypracovaných úkolů v počtu 6 příkladů za každé nenavštívené cvičení. Zadání obdrží zájemci u cvičícího.
  2. Alespoň 60% úspěšnost v každém ze dvou písemných testů a pětí odpovědníků. V optimálním případě se studenti zúčastní testu současně se studenty denního studia, ve výjimečných případech i v náhradním termínu.

Zkouška se skládá z písemné a ústní části. Ústní části předchází příprava studenta v délce cca 30-45 min, literatura u přípravy není povolena.

Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2001, jaro 2002, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.