Fyzika II - základní kurz

Sylabus

*

1. Elektrostatické pole (6 hod.) Základní vlastnosti elektrického náboje, elektrostatické pole; Coulombův zákon, Gaussův zákon v integrálním a diferenciálním tvaru; pole homogenně nabité koule; potenciál j, Poissonova a Laplaceova rovnice; elektrický dipól a kvadrupól, pole elektrického dipólu; vodiče v elektrostatickém poli; kapacita; pole v deskovém kondenzátoru; energie nabitého kondenzátoru. *

2. Elektrické pole v dielektriku (2 hod.) Elektrická polarizace a indukce. Deskový kondenzátor s dielektrikem. Clausiův - Mosottiův vztah. *

3. Elektrický proud (3 hod.) Elektrický proud, proudová hustota; Ohmův zákon; měrná vodivost, driftová rychlost, pohyblivost; teplotní závislost vodivosti kovů a polovodičů. Lineární obvody stejnosměrného proudu; elektromotorické napětí, Kirchhoffova pravidla, výkon elektrického proudu. *

4. Stacionární magnetické pole (3 hod.) Stacionární magnetické pole; Lorentzova síla, Biotův - Savartův a Ampérův zákon. Gaussova věta pro magnetickou indukci. Magnetické pole přímého vodiče; magnetické pole na ose proudové smyčky; tenká cívka, velmi dlouhý solenoid, toroid. *

5. Náboj v magnetickém poli (3 hod.) Pohybující se náboj v magnetickém poli. Cyklotronová frekvence, Hallův jev, hmotový spektrograf. Pole proudové smyčky, magnetický dipól. Proudová smyčka v homogenním a nehomogenním magnetickém poli; energie smyčky v magnetickém poli. *

6. Magnetické pole v látkovém prostředí (3 hod.) Ampérovy proudové smyčky, veličiny B,M,H; Ampérův zákon pro intenzitu pole H. Základní typy magnetických vlastností látek: diamagnetika, paramagnetika, feromagnetika, supravodiče; závislosti M(H). Energie magnetického pole. *

7. Elektromagnetická indukce (3 hod.) Elektromagnetická indukce, Lenzovo pravidlo; vztah Lorentzovy síly a elektromagnetické indukce. Vzájemná a vlastní indukčnost, vlastní indukčnost dlouhého solenoidu. *

8. Kvazistacionární obvody (6 hod.) Přechodové jevy v RL, RC a v sériovém i paralelním RLC obvodu; přetlumený, kriticky tlumený a slabě tlumený obvod, vlastní kmity. Vynucené kmity v sériovém RLC obvodu; rezonance, činitel jakosti. Vektorové diagramy v komplexní rovině, vyjádření při užívání komplexní symboliky. Výkon střídavého proudu, účiník. *

9. Maxwellovy rovnice (2 hod.) Maxwellovy rovnice v integrálním tvaru; podmínky na rozhraní dvou prostředí. *

10. Elektromagnetické vlny (3 hod.) Vlnová rovnice v prostředí bez volných nábojů. Netlumená homogenní rovinná monochromatická vlna; kulová vlna; vztah mezi E,B a směrem šíření. Polarizace záření. Hustota energie, tok energie, Poyntingův vektor, intenzita záření. *

11. Interference záření (2 hod.) Interference dvou monochromatických vln; Youngův pokus, Michelsonův interferometr. Interference na tenké vrstvě, Fabryův - Perotův interferometr; interferenční proužky. *

12. Difrakce záření (3 hod.) Difrakce záření. Fresnelův ohyb, Fresnelovy zóny. Fraunhoferův ohyb. Důsledky pro zobrazovací systémy. Fraunhoferova difrakce na štěrbině, interferenční jev na soustavě štěrbin. Optická mřížka na průchod a na odraz; schéma monochromátoru. Teoretická mez spektrální rozlišovací schopnosti. *

13. Geometrická optika (3 hod.) Rovinná vlna na rozhraní dvou izotropních dielektrik; odraz a lom vln. Fresnelovy vztahy, grafické znázornění výsledků; Brewsterův úhel; polarizace odrazem; totální reflexe.

Anotace

Jedná se o základní kurz, navazující na přednášku z klasické mechaniky. Poskytuje posluchačům nezbytné znalosti o elektrickém a magnetickém poli, elektromagnetické indukci, lineárních obvodech stejnosměrného a střídavého proudu, ukazuje zobecnění k Maxwelovým rovnicím a elektromagnetickými vlnám a podává základy vlnové a geometrické optiky.

Kurz je určen pro posluchače Přírodovědecké fakulty UK.