You are hereSZZ2O

SZZ2O


Course: Quantum Physics, Atomic Ph., Solid Mat.

Department/Abbreviation: OPT/SZZ2O

Year: 2021

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

Annotation: Demonstrate knowledge of quantum mechanics, atomic and nuclear physics, and solid state physics.

Course review:
1. Základní experimenty kvantové mechaniky, Stern-Gerlachův experiment, fotoefekt, Comptonův rozptyl, záření absolutně černého tělesa, spektra atomů, měrné teplo za nízkých teplot. Vlnově-částicová dualita, de Brogliho vlnová délka. Základní konstanty a veličiny mikrosvěta. 2. Základní pojmy kvantové mechaniky, reprezentace fyzikálních veličin, operátory, kvantový stav, superpozice stavů a interference, matice hustoty. Měření v kvantové mechanice, statistická interpretace, kompatibilní a nekompatibilní měření, relace neurčitosti. Hilbertův prostor. 3. Dynamika kvantových systémů. Stacionární a časově závislá Schrödingerova rovnice, Hamiltonian, hustota toku pravděpodobnosti, stacionární stavy. Operátor časového vývoje. Heisenbergovy pohybové rovnice. 4. Řešení pohybové rovnice pro jednoduché kvantové systémy, potenciálová jáma, harmonický oscilátor. Popis dvouhladinových kvantových systémů. Spin. Laser a maser. Nukleární magnetická rezonance. 5. Schrödingerova rovnice pro atom vodíku, sférické souřadnice, separace proměnných, orbitaly, kvantová čísla, spin, elektronové konfigurace. Soustava prvků. 6. Symetrie v kvantové mechanice, zákony zachování. Nerozlišitelné částice, rozdíl mezi fermiony a bosony. Základní pojmy kvantové statistiky. Bose-Einsteinův rozdělovací zákon. Fermi-Diracův rozdělovací zákon. Záření absolutně černého tělesa, Planckův zákon. 7. Elektronový obal atomu. Základní modely atomů a jejich elektronová struktura, Bohrův model atomu, Bohrův poloměr. Atomová spektra a jejich vlastnosti. Rentgenové záření. Mendělejevův periodický systém prvků. 8. 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. Radioaktivní záření. Jaderná energetika. 9. Základy krystalografie, krystalová mříž, symetrie krystalů, difrakční metody. Poruchy krystalové mříže. Vibrace mříže, fonony. Tepelná kapacita krystalů. Ramanův a Brillouinův rozpryl. 10. Elektrony v pevných látkách. Klasické přiblížení (Drudeho model). Hallův jev. Kvantový popis, jednočásticová aproximace, částice v periodickém potenciálu, Blochův teorém. Zakázaný pás. Vodiče, izolátory, polovodiče. 11. Polovodiče, vlastní a dopované polovodiče, přímý a nepřímý zakázaný pás, děrová vodivost. PN přechod - princip činnosti a aplikace. Fyzikální principy moderních elektronických prvků. Polovodičové zdroje a detektory světla.