entropie, kvantová optika, interference, difrakce, koherence, nelineární optika, optické vlnovody, experiment, nanotechnologie, akustika, homepage, exkurze, přednáška, aplikovaná fyzika, doktorandi, bakaláři, magistři, laboratoře, doporučené schéma, rcptm, projekt, odkazy, diplomky, přístrojová fyzika, bartoněk, mašláň, kubínek, heřmánek, machala, pechoušek, rössler, projekty, badatel, kaleidoskop, nanocentrum, loga, rozhovor, nature, optika, kvantová, KLM, Knill-Laflamme-Milbourne, exploratorium, AFHIT, rcptm-edu, mössbauer, bet, KA5, KA9, KA1, KA2, KA3, KA4, KA6, KA7, KA8, AF, dizertace, KEF, hradlo, kvantová fyzika, kvantové zpracování informace, didaktika fyziky

V souvislosti s technickým pokrokem dochází v současnosti k rozvoji řady sofistikovaných vědeckých oblastí. Jednou z nich jsou nanotechnologie, vědy o chování, vlastnostech a vytváření struktur s rozměry blížícími se velikosti atomů. K jejich rozvoji dochází zvláště proto, že se očekávají velmi významné aplikace takových struktur v průmyslu všeho druhu, v lékařství, i jinde.

Předmět: Informatika 1 (Struktura počítačů)

Katedra/Zkratka: KEF/INF1

Rok: 2017 2018

Garant: 'doc. Ing. Luděk Bartoněk, Ph.D.'

Anotace: Zobrazení informace v počítačových systémech. Základní logické členy a obvody ve výpočetní technice .Operační systémy .

Přehled látky:
1. Zobrazení informace v počítačových systémech. Číselné soustavy, polyadické soustavy, základní kódy význam kódů používané ve výpočetní technice. (hexadecimální (8421), BCD, Grayův kód, kódy p z n, kontrolní kódy), zabezpečení informace ve výpočetních systémech (parita, bezpečnostní - Hammingovy kódy). Kódování znaků a uložení v pamětích počítače 2. Základy matematické logiky z pohledu tvorby log. sítí. (Booleova algebra, minimalizace normální formy, Karnaughova metoda) zjednodušování logických funkcí, úplný systém logických funkcí, logické operátory 3. Základní logické členy a obvody ve výpočetní technice (klopné obvody kombinační, sekvenční klopné obvody, registry, kodéry, dekodéry, komparátory, registry, čítače multiplexory, 4. Základní aritmetické a logické binární operace (sčítání, odečítání, násobení a dělení v počítačových systémech), funkce řadiče. (paralelní, sériová sčítačka). 5. Paměti počítače, (operační paměť, polovodičové paměti, typy, použití v mikropočítačích). Vnější paměti počítače, typy, použití. (magnetické paměti, optické paměti, disková pole, zálohovací zařízení) princip ukládání dat na médium. 6. Způsoby spolupráce částí počítače. Externí, interní sběrnice mikropočítače, rozdělení podle funkce, charakteristika. 7. Obecný princip funkce počítače (Von Neumannova architektura), základní části mikropočítače, grafický adapter, klávesnice, standardní vst/výst. rozhraní, BIOS ? Setup). Schéma univerzálního mikroprocesoru, soubor instrukcí, rozdělení mikroprocesorů 8. V/V rozhraní - periferie (monitor, klávesnice, myš, tablet, světelné pero, scanner, tiskárny, plotry), způsob vytváření znaků, rozdělení podle funkce, typy a principy činnosti, rozdělení podle konstrukce. 9. AD/DA převodníky jako periferní zařízení počítačů (paralelní, s postupnou aproximací, s dvojitým pilovým průběhem a integračním obvodem). 10. Počítačové sítě, síťové technické prostředky, topologie, propojování lokálních sítí

Předmět: Modelování a simulace

Katedra/Zkratka: KEF/MOSI

Rok: 2017 2018

Garant: 'doc. Ing. Luděk Bartoněk, Ph.D.'

Anotace: Náplní předmětu jsou metody a prostředky modelování a simulace reálných nebo navrhovaných spojitých i číslicových systémů na analogových a číslicových počítačích zaměřené pro oblast aplikované fyziky.

Přehled látky:
1. Úvod - pojmy (identifikace, simulace) 2. Experiment (plánování, individualita, variabilita, verifikace, experimentální chyby) 3. Systém (vstupy, výstupy, stav, stavové veličiny, zpětné vazby) 4. Matematicky model (derivace, integrace, zpoždění) 5. Modelování systémů na počítačích (abstraktní, simulační model) 6. Základní pojmy z teorie systémů (prvek, charakteristika, klasifikace, spojitost, diskrétnost) 7. Základní princip analogového modelování (analogové zobrazení, základní lineární operační prvky a jednotky, řešení nejjednodušších diferenciálních rovnic) 8. Číslicový počítač (numerická integrace, Eulerova metoda, přesnost numerického řešení) 9. Modelování náhodných jevů (metody generování náhodných veličin, charakteristiky) 10. Základní pojmy a techniky při modelování a simulaci číslicových systémů (diagnostika logických obvodů, modelování poruch). 11. Příklad počítačového modelu neuronové sítě typu "zpětného šíření" (back-propagation)

Předmět: Základy nauky o materiálu 2

Katedra/Zkratka: SLO/ZNM2

Rok: 2017 2018

Garant: 'RNDr. Petr Schovánek'

Anotace: Získání přehledu o technických kovových i nekovových materiálech (včetně jejich moderních forem) a technologiích jejich výroby.

Přehled látky:
Tradiční technologie výroby technických materiálů ( železa a jeho slitin, hliníku, skla) Neželezné kovy a jejich slitiny (vlastnosti, použití, značení ) Slinuté kovové materiály Nekovové technické materiály - plasty - sklo - keramika Kompozitní materiály Krystalické materiály (monokrystal, polykrystal) Výroba monokrystalů Inteligentní materiály

Předmět: Fotonické nanostruktury 2

Katedra/Zkratka: SLO/BFN2

Rok: 2017 2018

Garant: 'Ing. Jaromír Křepelka, CSc.', 'prof. RNDr. Jan Peřina, Ph.D.'

Anotace: Cílem je získat základní znalosti o nelineárních (parametrických) procesech a jejich využití pro konstrukci fotonických nanostruktur, především nelineárních vrstevnatých struktur s porozuměním jejich kvantově statistickým projevům.

Přehled látky:
- Nelineární polarizace a popis nelineárních parametrických procesů. Druhá harmonická a subharmonická, Ramanův a Brillouinův rozptyl. - Různé druhy fotonických nanostruktur. Nelineární jevy spojené s povrchovými stavy. - Metody popisu nelineárních jevů ve strukturách s výrazně lokalizovaným optickým polem. Klasický a kvantový popis. - Spontánní sestupná frekvenční konverze v nelineárních vrstevnatých, periodicky-pólovaných a vlnovodných strukturách. Generace fotonových párů, kvantová provázanost fotonových párů. Vybrané aplikace fotonových párů. - Statistické vlastnosti světla. Generace stlačeného světla v moderních fotonických strukturách. Vlastní módy s ohledem na stlačení kvantových fluktuací. Distribuovaná zpětná vazba a podmínky na maximální zesílení nelineární interakce. - Fotopulzní statistiky ve spontánní i stimulované sestupne frekvenční konverzi.

Předmět: Laserové technologie v praxi 2

Katedra/Zkratka: SLO/LTP2

Rok: 2017 2018

Garant: 'RNDr. Hana Chmelíčková'

Anotace: Seznámit studenty s využitím laseru jako nástroje pro opracování materiálu, teoreticky i na praktických experimentech v laserové laboratoři.

Přehled látky:
1. Klasifikace laserových technologií řezání, vrtání, svařování a ovlivnění povrchu, soubor pracovních parametrů, vhodné typy laserů 2. Modelování teplotních polí v ovlivněných materiálech 3. Stavba průmyslového laserového systému a jeho řízení, pracovní parametry laseru KLS 264-102 4. Laserové řezání 5. Laserové svařování 6. Laserové povrchové aplikace 7. Zobrazení ovlivněných vzorků (metalografická analýza, měření drsnosti povrchu) 8. Bezpečnost práce s laserovými průmyslovými systémy

Předmět: Fyzika pevných látek

Katedra/Zkratka: SLO/PL

Rok: 2017 2018

Garant: 'doc. Mgr. Jan Soubusta, Ph.D.'

Anotace: Podat stručný přehled základů fyziky pevných látek. Postupuje se od popisu geometrie uspořádání krystalů. Pravidelné uspořádání umožňuje popis pomocí energetických pásů a elementárních excitací jako jsou fonony, plazmony, excitony.

Přehled látky:
1. Prostorové uspořádání krystalu, krystalová mřížka, primitivní buňka. 2. Difrakce na krystalu, reciproká mřížka, Braggův zákon rozptylu, Brillouinova zóna. 3. Krystalová vazba, iontové, kovalentní, kovové krystaly, krystaly inertních plynů. 4. Kmity mřížky, akustické, optické fonony, disperzní závislosti, tepelné vlastnosti. 5. Kovy, Fermiho plyn volných elektronů, tepelné a elektrické vlastnosti. 6. Energetické pásy, Blochův teorém, Blochovy funkce, ústřední rovnice. 7. Polovodiče, disperzní závislosti reálných materiálů (Si, Ge, GaAs). 8. Fermiho plochy v kovech, přiblížení téměř volných elektronů, metoda těsné vazby. 9. Kvazičástice, plazmony, polaritony, excitony. 10. Pokročilé kapitoly, supravodivost, elektrické a magnetické vlastnosti.

Učebnice (PDF, 14 MiB)

Předmět: Úvod do exp. fyziky vysokých energií

Katedra/Zkratka: SLO/EFVE

Rok: 2017 2018

Garant: 'prof. Jan Řídký, DrSc.'

Anotace: - Úvod do standardního modelu elementárních částic. - Typy experimentu ve fyzice elementárních částic. - Detekční metody. - Typy detekčních aparatur. - Vyhodnocování měření: elementy z počtu pravděpodobnosti. Metoda Monte Carlo. - Současné aplikace ve světě.

Přehled látky:
1. "Cihly a malta, ze kterých je složen náš svět": - Základní objevy (elektron, jádro, neutron, pozitron, mion, ...). - Systematika částic. - Současný stav našich znalostí ? základní kameny hmoty a jejich interakce. - Partony, hluboce nepružný rozptyl. - Standardní model. - Dosud nezodpovězené otázky. 2. Interakce částic s prostředím: - Průchod nabitých částic prostředím v závislosti na energii. - Ionizační, radiační ztráty, Čerenkovské záření, přechodové záření, mnohonásobný rozptyl. - Elektromagnetické a hadronové spršky. 3. Detektory: - Metody detekce částic, vybrané typy detektorů: scintilátory, Čerenkovské detektory, dráhové detektory, kalorimetry. 4. Urychlovače částic: - Principy urychlování, používaná zařízení, lineární a kruhové urychlovače, pevný terč a vstřícné svazky. 5. Velké současné a budoucí experimenty na urychlovačích: - Experimenty na urychlovačích LEP a Tevatron, nejdůležitější výsledky.

Předmět: Virtuální instrumentace v experimentech

Katedra/Zkratka: KEF/VIJF

Rok: 2017 2018

Garant: 'doc. RNDr. Jiří Pechoušek, Ph.D.'

Anotace: Studenti se v průběhu výuky seznámí s principy digitálního zpracování a analýzy signálů z detektorů ionizujícího záření předmětu. Prakticky si také ověří prezentované metody na moderních měřicích zařízeních používaných ve výzkumu.

Přehled látky:
1. Principy virtuální instrumentace - využití LabVIEW, aplikace výkonných DAQ zařízení, tvorba měřicích systémů s RTOS (PXI, CompactRIO, FPGA). 2. Techniky synchronizace a trigrování - synchronizace procesů zpracování a generování signálů, typy analogových a digitálních trigrů, možnosti "spouštění" měření. 3. Zpracování signálu z detektoru - typy detektorů (základní charakteristiky, výstupní signál), digitalizace signálu, DSP techniky zpracování/úpravy/analýzy signálu z detektoru - impulzů, optimalizace mrtvé doby spektroskopického systému. 4. Amplitudová a časová analýza signálu - princip měření SCA a MCA, metody potlačení a korekce překryvu impulzů v signálu, určování doby příletu fotonu/částice do detektoru (time-of-flight, TOF). 5. Realizace Mössbauerova spektrometru pomocí VI - principy DAQ pro MS, synchronizace procesů generování signálu rychlosti pohybu zářiče a analýzy signálu z detektoru, akumulace dat, realizace fyzikálního principu MS, typy MS. 6. Koincidenční metody měření - principy koincidenčních/antikoincidenčních systémů, použití DSP technik, využití TOF informace, měření doby života excitovaných jader, realizace Mössbauerova spektrometru s časovým rozlišením (TDMS). 7. Rozsáhlé jaderné experimenty - využití VI ve "světových" experimentech.

Učební text (PDF 6,6 MiB)

Vzorové úlohy (PDF 13 MiB)

Předmět: Proseminář z matematiky pro fyziky 1

Katedra/Zkratka: SLO/SMF1

Rok: 2017 2018

Garant: 'RNDr. Pavel Horváth, Ph.D.'

Anotace: Osvojit si základní znalosti matematické analýzy se zaměřením na aplikace pro fyziku.

Přehled látky:
1. Matematická logika, matematický jazyk. 2. Množiny, funkce. 3. Reálná čísla. 4. Komplexní čísla. 5. Kombinatorika, základy statistiky. 6. Posloupnosti a jejich limity, řady. 7. Funkce jedné reálné proměnné: základní pojmy a vlastnosti. 8. Elementární funkce: Mocninná, logaritmická, exponenciální, goniometrické a cyklometrické. 9. Limita a spojitost funkce. 10. Základy diferenciálního počtu funkce jedné reálné proměnné: Derivace a její geometrický a fyzikální význam, diferenciál, užití při vyšetřování průběhu funkce. 11. Využití software MATHEMATICA pro vybraná témata - praktické cvičení.