Fyzika se zaměřením na vzdělávání

Doporučený průběh studia

Předměty povinné jsou vytištěny tučně, povinně volitelné předměty normálním písmem, doporučené volitelné předměty kurzívou.

V následujících studijních plánech jsou uvedeny jen některé doporučené volitelné předměty. S nabídkou dalších volitelných předmětů jsou studenti seznamováni na začátku každého semestru na schůzce katedry didaktiky fyziky.

Hlavní studijní plán (maior)

1. rok studia

¹ Místo jednoho z předmětů NTVY014, NTVY015, NTVY016, NTVY017 je možné si zapsat Letní výcvikový kurz NTVY018 nebo Zimní výcvikový kurz NTVY019. Tyto kurzy může student absolvovat kdykoli v průběhu studia.

² Výuka anglického jazyka NJAZ070, NJAZ072 v rozsahu 0/2 v každém semestru je určena pro středně pokročilé a pokročilé. Pro začátečníky a mírně pokročilé jsou určeny předměty NJAZ071, NJAZ073 s rozsahem výuky 0/4 v každém semestru.

³ Kurz je organizován jednorázově zpravidla v letním semestru.
Informace jsou vždy před začátkem semestru na http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/ .

2. rok studia

¹ Místo jednoho z předmětů NTVY014, NTVY015, NTVY016, NTVY017 je možné si zapsat Letní výcvikový kurz NTVY018 nebo Zimní výcvikový kurz NTVY019. Tyto kurzy může student absolvovat kdykoli v průběhu studia.

² Výuka anglického jazyka NJAZ074, NJAZ090 v rozsahu 0/2 v každém semestru je určena pro středně pokročilé a pokročilé. Pro začátečníky a mírně pokročilé jsou určeny předměty NJAZ075, NJAZ089 s rozsahem výuky 0/4 v každém semestru.

³ Povinnou zkoušku z anglického jazyka NJAZ091 je možné absolvovat v ZS nebo v LS.

3. rok studia

Povinně volitelné předměty (minimálně 4 kredity)

Přidružený studijní plán (minor)

1. rok studia

¹ Kurz je organizován jednorázově zpravidla v letním semestru.
Informace jsou vždy před začátkem semestru na http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/ .

2. rok studia

3. rok studia

Požadavky ke státní závěrečné zkoušce

Studentovi jsou zadána tři z níže uvedených témat (jsou rozdělena do šesti okruhů a jednotlivá témata jsou očíslována). Student si během vymezeného času připraví písemný podklad k ústní části zkoušky. Prověřována je jak hloubka porozumění tématům, tak také šíře jejich pochopení v souvislostech (včetně souvislostí s běžným životem a technickou praxí).

A. Klasická mechanika
1. Kinematika a dynamika hmotného bodu, Newtonovy pohybové zákony (z.). 2. Soustava hmotných bodů, její kinematický a dynamický popis. 3. Tuhé těleso, rotace, moment setrvačnosti. 4. Rovnováha soustav hmotných bodů a těles, princip virtuální práce. 5. Síly a silová pole, vztah síly a energie, zobecněné síly. 6. Hybnost, první věta impulzová, zákon zachování hybnosti (ZZ), zobecněná hybnost. 7. Moment hybnosti, druhá věta impulzová, ZZ momentu hybnosti. 8. Kinetická a potenciální energie, ZZ mechanické energie. 9. Lagrangeovy rovnice druhého druhu, Hamiltonovy rovnice. 10. Využití variačního počtu v klasické mechanice, brachistochrona. 11. Inerciální soustavy, Galileiho transformace, klasický princip relativity, souvislost s STR. 12. Neinerciální soustavy, setrvačné síly, beztížný stav. 13. Odporové síly, pohyb pod vlivem odporových sil. 14. Pohyb v poli centrální síly, Keplerovy zákony. 15. Pružné a nepružné srážky, rozptyl, Rutherfordův pokus. 16. Harmonický oscilátor, netlumené a tlumené kmity, kyvadlo. 17. Buzené kmity a rezonance. 18. Vázané kmity, malé kmity soustav hmotných bodů. 19. Rovnice struny, postupné a stojaté vlnění. 20. Kontinuum, popis napětí a deformace. 21. Vztah napětí a deformace v kontinuu, pružnost, reologická klasifikace látek. 22. Hydrostatika, rovnováha tekutin, Pascalův z. a Archimedův z. 23. Pohyb ideálních a viskózních tekutin, rovnice kontinuity.

B. Elektřina, magnetismus a klasická elektrodynamika
1. Maxwellovy rovnice. 2. Elektrický náboj, Coulombův z., elektrostatické pole, Gaussův z. elektrostatiky. 3. Intenzita a potenciál elektrostatického pole, Laplaceova rovnice. 4. Vodič v elektrostatickém poli, elektrostatické pole vodičů. 5. Kapacita a kondenzátory. 6. Dielektrika v elektrostatickém poli. 7. Stacionární elektrický proud, ZZ elektrického náboje, rovnice kontinuity. 8. Elektrické obvody se stacionárním proudem. 9. Odpor vodičů, prvky elektrických obvodů. 10. Magnetické pole permanentních magnetů a stacionárního proudu, Ampèrův z. 11. Elektrický a magnetický dipól. 12. Magnetické pole v látkovém prostředí. 13. Pohyb nabité částice v homogenním elektrickém a homogenním magnetickém poli, působení magnetického pole na vodič s proudem. 14. Faradayův z. elektromagnetické (elmag.) indukce. 15. Indukčnost, cívky. 16. Přechodové jevy v obvodech s kondenzátorem a cívkou. 17. Střídavý proud. 18. Rezistor, kondenzátor a cívka v obvodu střídavého proudu. 19. LC a RLC oscilační obvody. 20. Transformátor. 21. Polovodičové prvky a jejich aplikace. 22. Vektorový a skalární elmag. potenciál. 23. Vlnová rovnice pro elmag. vlny ve vakuu, dielektriku a ve vodiči. 24. Kvazistacionární pole ve vodiči a mimo vodič. 25. ZZ energie v elmag. poli. 26. ZZ hybnosti v elmag. poli. 27. Klasická elektrodynamika jako součást klasické fyziky a její meze.

C. Optika
1. Rovinná a kulová harmonická elmag. vlna – parametry, polarizace, energie (okamžité a časové střední hodnoty). 2. Skládání elmag. vln – koherence, Youngův interferenční pokus, interference na planparalelní desce. 3. Difrakce na štěrbině a kruhovém otvoru. 4. Difrakce na optické mřížce. 5. Odraz a lom elmag. vln na rovinném rozhraní. 6. Optické hranoly – odrazné a disperzní (rozkladné). 7. Kolineární zobrazení, zobrazení kulovou odraznou a lámavou plochou v aproximaci paraxiálních paprsků. 8. Zobrazení zrcadlem a čočkou, jejich vady. 9. Jednoduché optické přístroje – lupa, mikroskop, dalekohled. 10. Lidské oko – stavba, zobrazovací funkce, vnímání barev, vady. 11. Optická anizotropie – šíření elmag. vln v jednoosém krystalu, praktické využití. 12. Foton a jeho vlastnosti. 13. Absorpce, spontánní a stimulovaná emise optického záření. 14. Princip laseru.

D. Termodynamika, statistická fyzika a molekulová fyzika
1. Východiska a výchozí pojmy termodynamiky, termodynamické postuláty a teplota. 2. První termodynamický zákon a jeho důsledky. 3. Vlastnosti ideálního a reálného plynu, jednoduché děje. 4. Druhý termodynamický zákon a Carnotův cyklus. 5. Fázový diagram a klasifikace fázových přechodů. 6. Východiska statistické fyziky – fázový prostor, ergodická hypotéza, Liouvilleův teorém. 7. Kanonický soubor a jeho rozdělení. 8. Statistická rozdělení nerozlišitelných částic. 9. Entropie z termodynamického i statistického pohledu. 10. Ekvipartiční teorém. 11. Zákony záření černého tělesa. 12. Rozdělení rychlostí molekul plynu. 13. Rozdělení molekul plynu v konzervativním silovém poli. 14. Transportní jevy v plynech. 15. Vlastnosti povrchové vrstvy kapalin.

E. Atomová a kvantová fyzika
1. Vývoj názorů na podstatu světla, experimentální důvody vzniku kvantové teorie. 2. Atomová hypotéza a modely atomu. 3. Popis stavu jedné částice a popis fyzikálních veličin v kvantové mechanice, axiom o měření. 4. Časový vývoj v kvantové mechanice. 5. Rozptylové a vázané stavy v 1D případech. 6. Atom vodíku a jeho optické spektrum. 7. Základní myšlenky metod přibližného řešení úloh v kvantové mechanice. 8. Moment hybnosti a magnetický moment. 9. Systémy mnoha částic v kvantové mechanice. 10. Základy chemické vazby. 11. Odlišné chování objektů v mikrosvětě a přechod mezi klasickou a kvantovou mechanikou.

F. Speciální teorie relativity
1. Základní principy speciální teorie relativity (STR) a pokusy, které k nim vedly. 2. Lorentzova transformace, kontrakce délek, dilatace času. 3. Relativita současnosti, nadsvětelné rychlosti, STR a kauzalita. 4. Skládání rychlostí v STR a jeho aplikace. 5. Prostor a čas v klasické mechanice a v STR, prostoročasové diagramy. 6. Hybnost a energie v STR. 7. Relativistická pohybová rovnice, aplikace na pohyb nabité částice. 8. Ekvivalence hmotnosti a energie. 9. Dopplerův jev, optický vzhled pohybujících se těles. 10. Vztah STR a klasické mechaniky.