Oddelenie fyziky

Kmity a vlny:

1. Lineárny harmonický oscilátor
   Diferenciálna rovnica pre harmonické kmity a jej riešenia. Voľné harmonické kmity. Tlmené harmonické kmity. Vynútené kmity. Rezonancia. Aperiodické riešenie.
2. Skladanie harmonických kmitov
   Skladanie dvoch harmonických kmitov: rovnosmerných izochrónnych, anizochrónnych, kolmých.
3. Vlnenie
   Definícia vlnenia. Vlnenie pozdĺžne a priečne. Vlnová rovnica v kartézskej súradnej sústave. Rovinná a sférická vlna. Fáza vlny. Fázová rýchlosť. Polarizácia. Stojaté vlnenie. Šírenie sa vĺn v pružnom prostredí.

Mechanika:

1. Kinematika hmotného bodu
   Priamočiary pohyb – rovnomerný a nerovnomerný. Špeciálny prípad – voľný pád, zvislý vrh nadol, zvislý vrh nahor. Krivočiary pohyb – rýchlosť a zrýchlenie krivočiareho pohybu.
2. Dynamika hmotného bodu
   Pohybové zákony. Inerciálna a neinerciálna súradnicová sústava Práca, energia, výkon. Konzervatívne a nekonzervatívne      silové pole. Zákon zachovania hybnosti a momentu hybnosti.
3. Charakteristiky potenciálových polí
   Newtonov gravitačný zákon. Keplerove zákony. Intenzita a potenciál gravitačného poľa.1. a 2. kozmická rýchlosť.
4. Základy statiky a dynamiky  tuhého telesa
   Ťažisko sústavy hmotných bodov. 1. a 2. veta impulzová. Otáčavý pohyb telesa – kinetická energia  a moment hybnosti, moment zotrvačnosti. Pohybová rovnica telesa rotujúceho okolo pevnej osi.
5. Mechanika tekutín
   Tekutina v gravitačnom poli – Základná rovnica hydrostatiky. Archimedov a    Pascalov zákon. Kvapalina v inerciálnych a neinerciálnych sústavách. Bernoulliho rovnica. Fyzika letu. Prúdenie reálnej kvapaliny.

Molekulová fyzika:

1. Termika
   Vnútorná energia sústavy. Teplo, teplota. Zákony ideálneho plynu.
2. Zákony termodynamiky
   Práca plynu. 1. veta termodynamická. Mólové teplá plynov. Adiabatická zmena ideálneho plynu. Carnotov cyklus. Entropia. 2.a 3. veta termodynamická.
3. Základy kinetickej energie plynov
   Tlak, teplota a energia. Brownov pohyb. Boltzmanov zákon. Maxwellovo – Boltzmanové rozdelenie rýchlosti. Stredná voľná dráha molekuly.
4. Fázové prechody prvého a druhého druhu
   Clausius – Clapeyronova rovnica. Nasýtené pary. Var. Skvapalňovanie    plynov. Trójny bod. Fázové diagramy.
5. Reálne plyny
   Stavové rovnice. Van der Waalsová rovnica. Kritický bod. Podstata medzimolekulových síl. Joule – Thomsonov jav. Získavanie nízkych teplôt.

Elektrostatika:

1. Elektrické náboje a polia vo vákuu
   Elektrické náboje. Rozdelenie látok podľa elektrickej vodivosti. Coulombov  zákon. Intenzita elektrostatického poľa.   Siločiary elektrostatického poľa. Tok intenzity elektrostatického poľa. Potenciál elektrostatického poľa. Vodič v elektrostatickom poli.  Kapacita vodičov. Kondenzátory. Energia sústavy nábojov.
2. Elektrostatické javy v dielektrikách
3. Polarizácia dielektrika. Elektrostatické  pole v dielektriku. Vektor elektrickej indukcie. Dielektrické materiály a ich využitie. Elektrostatické zariadenia a aplikácia elektrostatiky v praxi.

Elektrodynamika:

1. Ustálený elektrický prúd
   Charakteristiky elektrického prúdu. Ohmov zákon. Elektrický odpor. Práca a výkon v stacionárnom  elektrickom poli. jednosmerného prúdu. Joulov-Lenzov zákon. Kirchhoffové zákony.
2. Vedenie elektrického prúdu
   Vedenie elektrického prúdu v kovoch. Vedenie elektrického prúdu v dielektrikách. Polovodiče. Vedenie elektrického prúdu v elektrolytoch. Faradayové zákony. Elektrický prúd vo vákuu a v plynoch.

Magnetické pole:

1. Magnetické pole vo vákuu
   Základné magnetické javy. Vektor magnetickej indukcie. Ampérová a Lorentzova sila. Biot-Savart-Laplaceov zákon. Vzájomné pôsobenie magnetického poľa a prúdu. Ampérov zákon. Elektromagnetická  indukcia. Intenzita magnetického poľa. Vlastná a vzájomná indukcia. Energia magnetického poľa.
2. Magnetické javy v magnetikách
   Rozdelenie látok, základné veličiny a vzťahy. Dielektriká a magnetiká. Polarizácia  a magnetizácia látkového prostredia. Maxwellove rovnice  elektromagnetického poľa.
3. Elektromagnetická  indukcia
   Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie. Vlastná a vzájomná indukcia.  Energia magnetického poľa.
4. Striedavé prúdy
   Vznik harmonického striedavého prúdu. Základné obvody striedavých prúdov. Indukčnosť v okruhu striedavého prúdu. Kondenzátor v okruhu striedavého prúdu. Efektívne hodnoty  striedavého prúdu. Práca a výkon striedavého prúdu.

Optika:

1. Optické žiarenie
   Odbor optických frekvencií/vlnových dĺžok/ energií v eV. Svetlo. Rádiometria a fotometria. Ľudské oko.
2. Vlnové prejavy optického žiarenia
   Ohyb, interferencia, koherencia, polarizácia. Huygensov a Huygensov-Fresnelov princíp. Interferencia. Dvojzväzková a mnohozväzková. Optická mriežka. Fresnelovy zóny. Holografia.
3. Korpuskulárne prejavy optického žiarenia
   Pojem fotónu. Jeho energia a hybnosť. Tlak optického žiarenia. Korpuskulárne vlnový dualizmus. Interakcia optického žiarenia s látkou. Absorpcia, emisia stimulovaná a spontánna. Einsteinovy koeficienty.
4. Geometrická optika
   Definícia geometrickej optiky. Zobrazovacia rovnica pre šošovky. Javy na rozhraní dvoch dielektrík. Lom, odraz, totálny odraz, Brewsterov uhol, Fresnelovy vzorce.
5. Zdroje a detektory optického žiarenia
   Čierne teleso a jeho žiarenie. Planckov, Stefannov-Boltzmannov a Wienov zákon. Kvantový generátor o.ž. Laser. Inverzná populácia, optické a neoptické čerpanie. Rezonátor, módová štruktúra výstupného žiarenia laseru. Aplikácie. Detekcia optického žiarenia. Kvantové a tepelné detektory.

Elektronika:

1. Signál a šum
   Signál spojitý a dikrétny. Signál analógový a digitálny. Kvantovanie. Prevodníky A/D a D/A. Vzťah signálu a šumu. Lineárne a nelineárne charakteristiky el. obvodov. Logické obvody. Booleova logika. Sekvenčné obvody.
2. Modulácia a demodulácia.
   Analógová AM a FM modulácia, digitálna modulácia PCM.Princíp rádiového prenosu signálu. Rádiový prijímač a vysielač. HiFi. Digitálne vysielanie Televízne vysielanie (terestriálne, družicové, káblové, mikrovlné) analógové a digitálne.
3. Elektroakustické a optoelektronické meniče a záznamové prostriedky zvuku a obrazu
   Meniče zvuk/el. signál a el. signál/zvuk: Gramofónová zvukovka, mikrofón; reproduktor. Optoelektronické meniče: obraz/el. signál a el. signál/obraz. CCD; displeje. Záznamové prostriedky analógové – gramofón, magnetofón (klasický/kazetový); videomagnetofón, videokamera. Záznamové prostriedky digitálne – CD, AudioDVD, DAT, AC-3; digitálny fotoaparát, digitálna videokamera, VCD, DVD.
4. Mobilný telefón – princíp. Navigačný systém GPS

Atómová a jadrová fyzika:

1. Modely atómov
   Thomsonov, Rutherfordov, Bohrov a Sommerfeldov model. Franckov-Hertzov pokus.
2. Kvantovanie
   Priestorové kvantovanie momentu hybnosti. Magnetické a spinové kvantové číslo. Pauliho princíp. Sternov-Gerlachov pokus.
3. Stavba jadra atómu
   Väzbová energia jadier. Modely jadier. Jadrové sily (Bethe-Weizsäckerova formula). Premeny atómových jadier. Prirodzená a umelá rádioaktivita.
4. Štiepenie atómových jadier
   Reaktory na štiepenie jadier. Syntéza atómových jadier. Detektory a urýchľovanie nabitých častíc.
5. Klasifikácia elementárnych častíc

Teoretická mechanika:

1. Zákony zachovania a pohybové rovnice častice a sústavy častíc.
2. Princíp virtuálnych prác, d’Alambertov princíp, Lagrangeovy rovnice
3. Hamiltonove rovnice
4. Tenzor zotrvačnosti a kinetická energie tuhého telesa. Tenzor deformácie
5. Rovnica kontinuity a pohybové rovnice kontinua

Teória elektromagnetického poľa:

1. Elektrostatické pole
   Elektrické pole v dielektrikách. Dielektriká vo vonkajšom elektrickom poli. Zákony jednosmerného prúdu.
2. Potenciály elektrostatického poľa. Maxwellove rovnice
   Multipólový rozvoj potenciálu sústavy bodových nábojov a nabitého telesa. Poissonova a Laplaceova rovnica pre potenciál elektrostatického poľa. Maxwellove rovnice pre elektrostatické pole. Maxwellove rovnice pre magnetiká.
3. Stacionárne magnetické pole
   Ampérov zákon. Biotov-Savarteov-Laplaceov zákon. Vektorový potenciál magnetického poľa. Zákon celkového prúdu. Zákon elektromagnetickej indukcie. Posuvný prúd.
4. Elektromagnetické vlny
   Vznik elektromagnetických vĺn. Šírenie elektromagnetickej vlny v homogénnom dielektriku. Šírenie elektromagnetickej vlny vo vodivom prostredí. Šírenie elektromagnetickej vlny v anizotropnom prostredí.
5. Zákony zachovania energie a hybnosti elektromagnetického poľa
   Energia elektrostatického poľa. Energia magnetického poľa. Zákon zachovania energie elektromagnetickej vlny.

Didaktika fyziky:

1. Fyzika ako vedecká disciplína a ako vyučovací predmet. Didaktika fyziky ako vedecká disciplína. Úlohy didaktiky  fyziky.
   Metódy práce v didaktike fyziky.
2. Aktuálne problémy fyzikálneho vzdelávania.
3. Modernizácia školskej fyziky, (dôvody, súčasný stav, ďalšie  úlohy). Humanizácia, humanitarizácia školskej fyziky.
4. Poznávacie, výchovné a výcvikové ciele.
5. Bloomova, Niemierkova taxonómia cieľov.
6. Moderné výukové projekty vyučovania fyziky.
7. Fyzikálne prvky vo vyučovaní fyziky na l. stupni ZŠ.
8. Obsah fyziky na 2. st. ZŠ.
9. Obsah fyziky na stredných školách.
10. Motivácia a aktivizácia žiakov,  študentov vo vyučovaní fyziky  (charakteristika, význam, realizácia – konkretizovať).
11. Aktivizácia poznávacej činnosti žiakov, poznávací záujem.
12. Význam a funkcia využitia historizmov vo vyučovaní fyziky.
13. Fyzikálne pojmy a veličiny (klasifikácia, spôsob vytvárania a  rozvíjania v školskej fyzike).
14. Vzťahy medzi fyzikálnymi veličinami, fyzikálne zákony, princípy.
15. Medzipredmetové vzťahy vo vyučovaní fyziky (charakteristika,  význam vo vyučovacom procese, otázky koordinácie)