Sylabus
Přednáška bude do jisté míry interaktivní, takže osnova se může vyvíjet a reagovat na zájem účastn íků.
Navržená témata:
* Zvuk a měření rychlosti zvuku
Vlastnosti vlnění, zdroj zvuku, prostředí pro šíření, absorpce
Rychlost zvuku, modul objemové pružnosti, závislost na teplotě
Měření vlnové délky zvuku ve vzduchu
Historie měření rychlosti zvuku: Mersenne (kanón a ozvěna), Colladon a Strum (porovnání optického a akustického signálu na Ženevském jezeře)
Měření rychlosti zvuku ve vzduchu pomocí stojatého vlnění a pomocí dvou mikrofonů
Dopplerův jev
Citlivost lidského ucha
Vlastnosti zvuku, rozdíl tón a hluk, výška a barva tónu, hlasitost a intenzita zvuku, hladina intenzity zvuku
* Atomová fyzika
Atomizmus filozofická konstrukce ve starém Řecku
Chemický atomizmus, slučování v hmotnostních poměrech, chemické prvky, Brownův pohyb, problémy se vztahy atom - molekula a se změnami objemu při slučování plynů
Objevy vedoucí k objevu elektronu: Ruhmkorfův transformátor a Geisslerova trubice, katodové paprsky
Vlastnosti katodových paprsků
Rentgenové paprsky
Elektron, jeho vlastnosti, Millikanův pokus, náboje elementárních částic
Thomsonův pudinkový model atomu
Rutherfordův planetární model atomu, Rutherfordův pokus
Bohrův kvantový model atomu, Franck-Hertzův pokus
Fotoelektrický jev (fotoefekt), výstupní práce elektronu, závislost na frekvenci dopadajícího záření, Planckova konstanta
* Kvantová mechanika
Čarová spektra, Balmerova série, Rydbergova konstanta
Ultrafialová katastrofa, Planckův vyzařovací zákon
Foton, zíkladní vlastnosti, Comptonův rozptyl
De Broglieho vlnová délka, odvození Bohrovy kvantovaní podmínky, potvrzující pokusy: rozptyl elektronů na krystalu - vlnová délka elektronu
Vlnová funkce, hustota pravděpodobnosti výskytu částice
Kvantování energie, princip korespondence, nekonečná potenciálová jáma, analogie se strunou, vztah pro energii, řádový odhad velikosti a energie atomu a jádra, Heisenbergovy relace neurčitosti, energie základního stavu, minimální energie vázaného stavu
Tunelový jev, atomové jádro
Schrodingerova rovnice, hamiltonův operátor, okrajové podmínky pro vázané stavy
Atom vodíku, energie kvantových stavů atomu vodíku, kvantová čísla atomu vodíku, vlnová funkce základního stavu atomu vodíku, radiální hustota pravděpodobnosti
* Jaderná fyzika
Rutherfordův pokus
Vlastnosti atomových jader, vlastnosti nukleonů, rozměr jádra, hmotnostní, protonové a neutronové číslo, zákon zachování nukleonů, izotopy, stabilita nuklidů
Jaderné síly, jaderná vazebná energie, jaderné štěpení a jaderná fúze
Radioaktivní rozpad, rychlost rozpadu, aktivita vzorku, poločas rozpadu
Radioaktivní záření, alfa rozpad, beta rozpad, radiační dávka, dávkový ekvivalent
Využití radionuklidů
Pokusy s částicovou kamerou MX-10
Jaderné reakce, zákony zachování, částice s nulovou klidovou hmotností, účinný srážkový průřez
Jaderná fúze
Jaderné štěpení
Jaderný reaktor
* Částicová fyzika - Standardní model
Fermiony + bozony
Elementární částice: leptony + kvarky
Dělení podle interakcí: hadrony + leptony
* Fyzika urychlovačů
Princip urychlování
Základní typy urychlovačů
CERN
* Speciální teorie relativity
Galileův mechanický princip relativity
Éterová teorie a Lorenzovo vysvětlení s kontrakcí délek a dilatací času
Základní postuláty STR: princip relativity, princip konstantní rychlosti světla, experimenty potvrzující mezní rychlost světla
Relativita současnosti, relativita času + odvození dilatace času, potvrzující experimenty, kontrakce délek
Lorentzovy transformace, relativistické skládání rychlostí
Paradox dvojčat
* Možné exkurze na fyzikální pracoviště - jen při dostatečném počtu posluchačů
Jaderný reaktor Vrabec
Tokamak nebo PALS
Elektronový mikroskop
Anotace
Pokračování výběrové přednášky NOFY016. Cílem je dále ukazovat na vybraných tématech, co díky fyzice o světě víme, jak to můžeme popsat, jak souvisí teorie s experimentem, ale také odkud víme, že to víme, proč je to zajímavé a k čemu je to dobré.
Nepůjde o "fyziku s křídou a tabulí", ale budeme svět kolem nás zkoumat pomocí experimentů, jednoduchých i složitějších, historických i moderních. Řadu pokusů a měření provádějí studenti sami.