SZOA2

Předmět: Kvantová a atomová fyzika, pevné látky

Katedra/Zkratka: OPT/SZOA2

Rok: 2018

Garant: 'prof. RNDr. Miloslav Dušek, Dr.'

Anotace: Prokázat znalost kvantové mechaniky, atomové a jaderné fyziky a fyziky pevných látek

Přehled látky:
Základní experimenty kvantové mechaniky, de Brogliho vlnová délka, Stern-Gerlachův experiment, záření absolutně černého tělesa, fotoefekt. Základní konstanty a veličiny mikrosvěta, Planckova konstanta, Bohrův poloměr, Comptonova vlnová délka, Bohrův magneton. Základní pojmy kvantové mechaniky, reprezentace fyzikálních veličin, kvantový stav a operátory, superpozice stavů a interference. Měření v kvantové mechanice, statistická interpretace, kompatibilní a nekompatibilní měření, relace neurčitosti. Hilbertův prostor. Dynamika kvantových systémů. Stacionární a časově závislá Schrödingerova rovnice, hustota toku pravděpodobnosti, stacionární stavy. Heisenbergovy pohybové rovnice. Řešení pohybové rovnice pro jednoduché kvantové systémy, potenciálová jáma, harmonický oscilátor, spin a dvouhladinový model kvantového systému. Příklady: laser, maser a NMR. Schrödingerova rovnice pro atom vodíku, centrifugální potenciál, separace proměnných, kvantová čísla, spin, elektronové konfigurace, soustava prvků. Symetrie v kvantové mechanice, zákony zachování. Identické (nerozlišitelné) částice, rotace, operátor parity a operátor permutace. Základní pojmy kvantové statistiky. Bose-Einsteinův rozdělovací zákon. Fermi-Diracův rozdělovací zákon. Záření absolutně černého tělesa. Planckův zákon. Elektronový obal atomu. Základní modely atomů a jejich elektronová struktura. Atomová spektra a jejich vlastnosti. Rentgenové záření. Mendělejevův periodický systém prvků. Jádro atomu. Základní parametry a modely jádra atomu, jaderné síly, mezonové pole, silné a elektromagnetické interakce. Typy jaderných reakcí (mono a binukleární), účinný průřez, energetická bilance jaderných procesů. Přirozená a umělá radioaktivita. Jaderná energetika. Fyzika pevných látek. Základy krystalografie, difrakční metody. Elektrické, optické a magnetické vlastnosti pevných látek. Blochův teorém. Zakázaný pás. Polovodiče, vlastní a dopované polovodiče, přímý a nepřímý zakýzaný pás. PN přechod. Fonony. Ramanův a Brillouinův rozpryl. Fyzikální principy moderních elektronických prvků (polovodičové diody, tranzistory, MOS struktury, integrované obvody, měniče tepelné a světelné energie na energii elektrickou).