Moderná fyzika 2023/24

Skúška

Termíny skúšok Tu.
Vzorové zadanie skúšky Tu.
Zoznam otázok Tu.

Odporúčaná literatúra:

R.A.Serwey: Modern Physics 3rd Edition, cez google Rozvrh

1. prednáška

Na prednáške sme sa venovali klasicikej fyzike a to mechanike a kinetickej teórii plynov. Klúčové poznatky sú:
Ekvipartičná teoréma a exponenciálne klesajúca pravdepodobnosť výskytu stavov s vysokou energiou.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

2. prednáška

Elektomagnetické vlnenie, Maxwellove rovnice a vlnova rovnica - len zhrnutie, aby sme mohli ukazať, že nabitý objekt ak má nenulové zrýchlenie,
tak vyžaruje ataktiež jav interferencie vĺn. Žiarenie dokonale čierneho telesa (teleso ktoré absorbuje všetko dopadajúve žiarenie, nič neodráža)
je úmerné kvadrátu teploty - Stephanov-Boltzmanov zákon. Vlnová dĺža maximálne spektrálnej intenzity žiarenia je nepriamo úmerné teplote - Wienov posunovaci zákon.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

3. prednáška

Žiarenie dokonale čierneho telesa–klasická fyzika: Rayleighov–Jeansov zákon zlyhá v opise žiarenia čierneho telesa.
Dobrú zhodu s experimentom je možné získať pomocou predstavy kvantovania energie stojatých vĺn v dutine.
Kvantum energie E0=hv. Plnackova konštanta h= 6.626e-34 J.s = 4.135e-15 eV.s.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

4. prednáška

Fotoelektrický jav- experimenty s vákuovou diódou, pri ktorých sa dôsledkom dopadajúceho žiarenia na kov uvoľnia elektróny - sa dá vysvetliť pomocou fotónov,
ktoré maju energiu E=hv. Maximálna kinetická energia uvoľnených fotónov je potom E_max=hv-Phi_0, kde Phi_0 je výstupná práca, teda minimálna energia potrebná
na uvolnenie elektrónu z kovu. Comptonov jav- rozptyl energetických fotónov na elektróne - experiment sa dá opísať ako zrážka dvoch častíc.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

5. prednáška

Fotóny v gravitačnom poli – Energia fotónov, teda frekvencie žiarenia, sa mení dôsledkom pôsobenia gravitácie.
Hmota je tvorená z atómov, Thomson experiment s katódovou trubicou pomer e/m a ukázal že platí univerzálne, nezvisle o voľby materiálu-kovu.
Milikanov experiment - prené určenie náboja e.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

6. prednáška

Rutherfordov experiment (dokončenie), planetárny model atómu a jeho negatíva, atómové spektrá. Absorbčná a emisná spektroskopia a spektrálne série.
Bohrov model atómu hodíka úspešne vysvetľuje atomárne spektrá a dostávame bohrov polomer atómu vodíka a0=0.53x10-10m.
Franckov-Hertzov experiment priamo potvrdil existenciu diskrétnych energetických hladím a atómoch.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

7. prednáška

Einsteinove koeficienty emisie a absorbcie. Jav stimulovanej emisie a zosilnenie pomocou stimulovanej emisie - LASER/MASER. De Broglieho vlnová dĺžka - Časticiam pripisujeme vlnovú dĺžku.
Priame potvrdenie ponúka Davissonov-Germerov experiment. Pri ostreľovaní povrchu kryštálu dochádza k rozptylu - difrakcii - elektrónov a nie k ich odrazu. Vlnové vlastnosti elektónov
využíva elektrónový mikroskop – vo všeobecnosti rozlišovacia schopnosť mikroskopov je limitovaná vlnovou dĺžkou vĺn.
Poznámky k prednáške tu

8. prednáška

De Broglieho vlnová dĺžka - Časticiam pripisujeme vlnovú dĺžku a z rovinných vĺn (ktoré sa dajú ťažko stotožniť s časticou, nie sú lokalizované) môžeme pomocou fourierovho integálu vyskladať balík,
grupu, ktorý sa šíri s grupovou rýchlosťou vg. Šírka balíka v k priestore a priestore x je previazaná. Pomocou De Broglieho vlnovej dĺžky dostávame Heisenbergov princíp neurčitosti.
Fyzikálnejším príkladom, ako sa vieme dopracovať k princípu neurčitosti je Heisenbergov mikroskop. Poznámky k prednáške tu

9. prednáška

Heisenbergov mikroskop, vlnovo-časticový dualizmus a dvojštrbinový experiment.
Prezentacia z prednášky tu
Poznámky k prednáške tu

10. prednáška

Vlnová funkcia a jej vlastnosti. Voľná častica a častica v prítomnosti síl. Schrodingerova rovnica. Poznámky k prednáške tu

11. prednáška

Bezčasová Schrodingerova rovnica. Nekonečná potenciálová jama. Poznámky k prednáške tu

12. prednáška

Nekonečná potenciálová jama a superpozícia stavov. Konečná potenciálova jama - približné, iteračné riešenie. Poznámky k prednáške tu

13. prednáška

Kvantový lineárny oscilátor - Schrodingerova rovnica pre kvadraticky potenciál, odhad vlnovej funkcie pre základný stav, vlastnosti riešení a energetické spektrum oscilátora. Poznámky k prednáške tu

14. prednáška

Stredné hodnoty fyzikálnych veličín. Ostré a neurčité hodnoty. Operátory a vlastné hodnoty a stavy oprerátora. Poznámky k prednáške tu

15. prednáška

Radiačný prechod- dovolené a zakázané prechody. Rozptylové stavy, potenciálový skok, amplitúda a koeficient odrazu a prechodu. Potenciálová bariéra a tunelovanie. Poznámky k prednáške tu

16. prednáška

Kvantové tunelovanie, studená emisia a rastovací tunelový mikroskop. Kvantová mechanika v troch rozmeroch. Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

17. prednáška

Kvantová mechanika v troch rozmeroch - sféricky symetrický potenciál a atóm vodíka. Kvantovanie momentu hybnosti a energetické hľadiny atómu vodíka. Poznámky k prednáške tu

18. prednáška

Radialna vlnová fuknkcia atómu vodíka, kvantové čisla, výberové pravidlá pre optický prechod. Atóm vodíka v magnetickom poli a Zeemanova energia a Larmorova frekvencia. Poznámky k prednáške tu

19. prednáška

Sternov-Gerlachov experiment, spin elektrónu. Prejav spinu v atómových spektrách. Spin-orbitálna väzba a celkový moment hybnosti elektrónu v atóme vodíka.
Pauliho vylučovací princíp a elektrónová konfigurácia. Poznámky k prednáške tu

20. a 21. prednáška

Molekuly, rotačná a vibračná energia molekúl. Rotačné a vibračné spektrá molekúl. Molekula H2+.
Poznámky k prednáške tu

22. prednáška

Kryštály a druhy kryštálovej väzby, klasická a kvantová teória elektrickej vodivosti elektrónového plynu a pásová štruktúra tuhých látok.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu.

23. a 24. prednáška

Jadrová fyzika: veľkosť jadra, vlastnosti nukleónov - spin a JMR, Stabilita jadier a väzbová energia, kvapkový model jadra, Rádioaktívne rozpady,
Aktivita a počas rozpadu a rádiometrické datovanie, jadrové reakcie- štiepenie a fúzia jadier.
Prezentacia z prednášky tu. Videoprednášky Prof. Markoša tu.