KV

Předmět: Kmity a vlny

Katedra/Zkratka: OPT/KV

Rok: 2011

Garant: 'Prof. RNDr. Tomáš Opatrný, Dr.'

Anotace: Předmět navazuje na výklad jednoduchých kmitů a vln, provedený odděleně podle fyzikální podstaty v jednotlivých disciplinách základního kurzu fyziky. Vyznačuje se integrovanou (syntetizující) a modelovou interpretací jednoduchých i složených kmitových a vlnových jevů různé fyzikální formy, která je založena na analogii jejich charakteristických veličin a matematických vztahů.

Přehled látky:
- Volné netlumené harmonické kmity: oscilátory v přírodě a v technice, rovnice harmonického oscilátoru, energie kmitů, fázový prostor, superpozice kmitavých pohybů. - Volné kmity s tlumením: příklady tlumených oscilací, podkritické, kritické a nadkritické tlumení. - Nucené kmity: příklady nucených oscilátorů, rovnice nucených kmitů a jají řešení, Laplaceova transformace, rezonance, Q-faktor oscilátoru, impedance. - Vázané oscilátory: příklady vázaných oscilátorů, normální módy a metody nalezení jejich frekvencí. Vázané oscilátory v přírodě, mechanické a elektrické oscilátory. - Vlnění v jednom rozměru: příčná vlna, vlnová rovnice struny a její řešení, normální módy konečné struny, Fourierova metoda. Šíření rozruchu v nekonečné struně, odraz a průchod vln na rozhraní, polarizace vln. Podélné vlny, šíření zvuku ve vzduchu. - Interference vln: Machův-Zehnderův interferometr, Michelsonův interferometr. Rezonátory, Fabry-Perotův interferometr. Skládání vln, modulace, vlnové balíky, pulsy. - Vlnění ve dvourozměrném a třírozměrném prostoru: vlnová rovnice, odhad počtu módů, řešení vlnové rovnice membrány a třírozměrného tělesa. Elektromagnetické vlny ve vakuu a v dielektriku (monochromatické). - Disperze: tuhá struna, fázová a grupová rychlost, šíření a rozplývání vlnových balíků. Optické pulsy ve vláknech, chirp, zpomalené světlo v prostředí s elektromagneticky indukovanou transparencí. - Vlny v nelineárním prostředí: generace vyšších harmonických, sestupná konverze. Solitony. - Gravitační vlny: Vznik gravitačních vln a možnosti jejich detekce.