F3101 Kmity, vlny, optika

Přírodovědecká fakulta
podzim 2023
Rozsah
2/3/0. 4 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr. (přednášející)
Mgr. Zbyněk Fišer (cvičící)
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
Čt 14:00–15:50 F2 6/2012
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
F3101/01: Po 14:00–15:50 F2 6/2012, Z. Navrátil
F3101/02: Po 8:00–9:50 F1 6/1014, J. Jurmanová
F3101/03: Út 16:00–16:50 F1 6/1014, Z. Bochníček, Z. Fišer, J. Jurmanová, Z. Navrátil
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 nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
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 zobrazovacích soustav;
aplikuje obecné principy vlnové optiky na interferenční a difrakční jevy.
umí danou problematiku elementarizovat na úroveň středoškolské fyziky
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
  • M.V.Klein:Optics, John Wiley and Sons,Inc New York 1976
  • J.Kuběna: Úvod do optiky, MU Brno 1994
  • 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, teoretické cvičení a didaktické cvičení.
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

Přednáška je společná s předmětem F3100. Tříhodinové cvičení bude rozděleno na dvě samostatné části. Dvouhodinový blok teoretického cvičení bude společný s předmětem F3100, jednohodinové didaktické cvičení bude oddělené.


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.

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 2024.