Okruhy ke státní závěrečné zkoušce Bc. studium fyziky s dalším oborem

Obsahem státní závěrečné zkoušky je obecná fyzika v rozsahu povinných kurzů. U zkoušky si student volí náhodným výběrem 2 okruhy. První okruh bude vybrán ze skupiny 1 až 12, druhý ze skupiny 13 až 24.

1. Pohyb hmotného bodu, druhy pohybů, vztažná soustava, kriteria rozdělení pohybů. Rychlost, zrychlení. Rovnoměrný a rovnoměrně zrychlený pohyb přímočarý. Křivočarý pohyb, pohyb po kružnici.

2. Newtonovy pohybové zákony. Síla, hybnost, impuls síly. Zákon zachování hybnosti hmotného bodu a soustavy hmotných bodů. Hmotný střed soustavy hmotných bodů.

3. Platnost Newtonových pohybových zákonů v různých vztažných soustavách. Setrvačné síly. Galileův princip relativity a Galileova transformace.

4. Mechanická práce a energie. Disipativní síly. Zákon zachování mechanické energie.

5. Skládání sil působících na tuhé těleso. Moment síly, moment setrvačnosti a hybnosti tuhého tělesa. Pohybová rovnice rotačního pohybu. Zákon zachování momentu hybnosti. Volná osa.

6. Statika kapalin a plynů, tlak v tekutině. Zákony statiky tekutin a jejich využití v praxi.

7. Dynamika ideálních kapalin a plynů, základní pojmy, zákony (rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice) a jejich využití v praxi, proudění skutečné kapaliny.

8. Gravitační, elektrostatické a magnetostatické pole. Matematické modely polí (intenzita, potenciál). Energie a práce silového pole. Pohyb v homogenním tíhovém poli. Pohyb v nehomogenním gravitačním poli Země.

9. Elektrostatické pole. Náboj a jeho vlastnosti, Coulombův zákon, intenzita elektrostatického pole, Gaussova věta elektrostatiky. Práce sil při přemístění náboje, potenciál elektrického pole. Kapacita vodiče. Elektrický dipól, multipólový rozvoj elektrostatického pole. Dielektrikum, jeho popis a vlastnosti.

10. Stacionární elektrické pole. Vznik el. proudu a jeho vlastnosti. Ohmův zákon pro otevřený a uzavřený obvod, Kirchhoffovy zákony. Vedení el. proudu ve vodiči, model elektronového plynu. Vlastní a příměsová vodivost polovodičů. Vedení el. proudu v kapalinách, Faradayovy zákony elektrolýzy. Vedení el. proudu v plynu.

11. Magnetické pole el. proudu, intenzita mg. pole, Lorentzova síla. Ampérův zákon, vektorový potenciál, Biotův-Savartův zákon. Pohyb nabitých částic v elektrických a magnetických polích. Magnetický dipól, magnetikum, jeho popis, modely, klasifikace reálných magnetik a jejich vlastnosti.

12. Nestacionární elektromagnetické pole, Faradayův zákon elektromagnetické indukce. Vzájemná a vlastní indukce. Kvazistacionární obvod. Vznik a popis střídavých proudů, jednoduché střídavé obvody. Maxwellovy rovnice elektromagnetického pole.

13. Vnitřní energie tělesa a její změny konáním práce a tepelnou výměnou. První termodynamický zákon. Měření tepla, struktura a vlastnosti plynného skupenství látek. Ideální plyn, děje v ideálním plynu, stavová rovnice. Druhý termodynamický zákon a účinnost tepelných strojů.

14. Struktura a vlastnosti pevných látek. Krystalické a amorfní látky, poruchy krystalové mřížky. Deformace pevného tělesa, teplotní roztažnost pevných látek. Struktura a vlastnosti kapalin. Povrchové napětí, jevy na rozhraní pevného tělesa a kapaliny. Kapilarita, teplotní roztažnost kapalin.

15. Změny skupenství látek. Tání a tuhnutí, sublimace, vypařování a var, kapalnění, fázový diagram, vlhkost vzduchu.

16. Kmitavý pohyb, mechanického oscilátoru, kinematika a dynamika kmitavého pohybu, skládání kmitání, přeměny energie v mechanickém oscilátoru, nucené kmitání oscilátoru.

17. Mechanické vlnění. Postupné, podélné, příčné, stojaté vlnění. Šíření vlnění v izotropním prostředí, základní charakteristiky a zákony. Vznik a vlastnosti elektromagnetického vlnění, spektrum elektromagnetických vln.

18. Geometrická optika, základní pojmy, zákony (odraz, lom). Principy geometrické optiky a zobrazení (zrcadla, tenké čočky, lupa, oko, mikroskop, dalekohled).

19. Fyzikální optika. Koherence, interference a její aplikace, ohyb na mřížce (holografie). Interakce světla a látky (polarizace, absorpce, disperze a rozptyl světla).

20. Emise záření (samovolná, stimulovaná), elektromagnetické spektrum, kvantové vlastnosti (Fotoelektrický jev, Comptonův jev).

21. Vývoj modelů atomu. Kvantový popis atomu vodíku – Schrödingerova rovnice a vlnová funkce (jejich fyzikální význam). Atomový orbital, kvantová čísla a základní principy výstavby atomového obalu. Periodický systém prvků (princip jeho tvorby a základní orientace).

22. Pojem molekuly. Podmínky vzniku chemické vazby. Iontová vazba (klasické objasnění). Kovalentní vazba (kvantové objasnění - metoda valenční vazby). Klasifikace chemických vazeb (z hlediska polarizace a lokalizace). Spektrum molekul (elektronové, rotační a vibrační).

23. Struktura atomového jádra (vývoj modelů atomového jádra, objev protonu a neutronu) a jeho základní charakteristiky. Jaderné síly (základní vlastnosti, vazebná energie a hmotnostní úbytek, objev mezonů). Radioaktivita a stabilita atomových jader (typy přeměn, zákon radioaktivní přeměny, graf stability jader, graf závislosti vazebné energie na jeden nukleon na nukleonovém čísle). Jaderné reakce a zákony zachování. Reakce štěpná a termojaderná.

24. Systém elementárních částic a zástupci jednotlivých skupin. Fyzikální charakteristiky částic a zákony zachování při přeměnách částic. Kvarková hypotéza. Základní fyzikální interakce a kvanta jejich polí (základní typy interakcí, relativní síla interakcí a jejich dosah). Současný systém základních částic látky a pole. Sjednocující teorie.