Moderná fyzika 2024/25

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 úvodnej prednáške sme sa venovali klasicikej fyzike: 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.
Žiarenie dokonale čierneho telesa–klasická fyzika: Rayleighov–Jeansov zákon zlyhá v opise žiarenia čierneho telesa.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

3. prednáška

Dobrú zhodu s experimentom je možné získať pomocou predstavy kvantovania energie stojatých vĺn v dutine.
Kvantum energie E0=hv. Odvodenie planckovho zákona. 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, Thomsonov experiment s katódovou trubicou: pomer e/m a platí univerzálne, nezvisle o voľby materiálu-kovu.
Milikanov experiment - presné určenie náboja e. Rutherfordov experiment a planetárny model atómu. Atómové spektrá.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

6. prednáška

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. Einsteinove koeficienty emisie a absorbcie.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

7. prednáška

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.
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.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

8. prednáška

De Broglieho vlny a princípu neurčitosti. Heisenbergov mikroskop, vlnovo-časticový dualizmus a dvojštrbinový experiment.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

9. prednáška

Dvojštrbinový experiment - dokončenie. Bornova interpretacia vlnovej funkcie a vlastnosti vlnovej funkcie. Voľná častica a častica v prítomnosti síl.
Schrodingerova rovnica.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

10. prednáška

Schrodingerova rovnica, metoda separácie premenných. Bezčasová Schrodingerova rovnica. Nekonečná potenciálová jama.
Poznámky k prednáške tu

11. prednáška

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

12. prednáška

Kvantový lineárny oscilátor - Schrodingerova rovnica pre kvadratický potenciál, odhad vlnovej funkcie pre základný stav, vlastnosti riešení
a energetické spektrum oscilátora. Stredné hodnoty fyzikálnych veličín. Ostré a neurčité hodnoty.
Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

13. prednáška

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

14. prednáška

Kvantové tunelovanie, studená emisia elektónov. Poznámky k prednáške tu

15. prednáška

Alfa rozpad- tunelovanie alfa častice. Rastrovací skenovací mikroskop. Kvantová mechanika v troch rozmeroch - častica v krabici. Prezentacia z prednášky tu Poznámky k prednáške tu

16. prednáška

Kvantová mechanika v troch rozmeroch - sféricky symetrický potenciál a kvantovanie momentu hybnosti. Atóm vodíka. Poznámky k prednáške tu

17. prednáška

Atóm vodíka v magnetickom poli a Zeemanova energia a Larmorova frekvencia. Sternov-Gerlachov experiment, spin elektrónu. Poznámky k prednáške tu