Zde je uveden seznam jednotlivých okruhů k ústní části státní závěrečné zkoušky magisterského studia fyziky na MFF. Informace o obhajobě diplomové práce a průběhu SZZ lze nalézt na [[Státnice - Fyzika NMgr: Průběh státnic a obhajoby]] a o úpravě diplomových a bakalářských prací se lze dočíst více na [[Studentské práce]].
= Navazující magisterské studium fyziky =
== Podmínky pro přihlášení ke státní závěrečné zkoušce ==
# získání alespoň 120 kreditů
# splnění všech povinných předmětů zvoleného oboru
# splnění povinně volitelných předmětů zvoleného oboru v rozsahu alespoň 15 kreditů
# odevzdání vypracované diplomové práce ve stanoveném termínu
Předmět lze splnit jeho úspěšným absolvováním či uznáním z předchozího studia.
== Astronomie a astrofyzika ==
== Geofyzika ==
== Meteorologie a klimatologie ==
== Teoretická fyzika ==
== Fyzika kondenzovaných soustav a materiálů ==
Vypracované otázky pro společné požadavky lze nalézt na stránce [[Státnice - Fyzika NMgr: Katedra fyziky kondenzovaných soustav a materiálů| Státnice NMgr - Společné požadavky pro FKSM]]. Při státní závěrečné zkoušce student odpoví na jednu otázku z užšího zaměření (lze spolu s obhajobou) a následně na dvě otázky ze společných požadavků. Otázky jsou vybírány komisí a otázku z užšího zaměření může výrazně ovlivnit vedoucí práce, takže je dobré se s ním dopředu domluvit na "chtěných" a "nechtěných" otázkách:-).
* ''[[Státnice - Fyzika NMgr: Katedra fyziky kondenzovaných soustav a materiálů| A. Společné požadavky]]''
** '''Principy kvantového mechanického popisu atomu, molekul a kondenzovaných soustav:''' Problém mnoha částic v kvantové mechanice, symetrie vlnové funkce, skládání momentu hybnosti. Hundova pravidla. Aproximativní metody, variační princip, poruchový počet, adiabatická aproximace, jednoelektronové přiblížení. Elektronové stavy v atomech, molekulách a kondenzovaných systémech, vliv symetrie, Blochův teorém. Typy vazeb v molekulách a kondenzovaných soustavách. Druhé kvantování. [[Kvazičástice v kondenzovaných soustavách]]. Interakce elektromagnetického záření s látkou. Absorpce a emise fotonu, stimulovaná a spontánní emise, výběrová pravidla. Doba života kvantových stavů, přirozená šířka spektrální čáry.
** '''Termodynamika a statistická fyzika kondenzovaných soustav:''' Termodynamická rovnováha, stavové veličiny a stavové rovnice. Hlavní termodynamické věty a jejich důsledky, entropie a absolutní teplota. Termodynamické potenciály, podmínky rovnováhy a stability. Kritické jevy, fázové přechody, Landauova teorie. Popis nerovnovážných procesů, lineární nerovnovážná termodynamika. Statistický popis stavu, distribuční funkce a matice hustoty. Liouvilleova rovnice. Gibbsovy stacionární soubory, souborové středování, odvození stavových rovnic. Klasické a kvantové systémy neinteragujících částic. Langevinova rovnice. Brownův pohyb, difuze ve vnějším poli. Termodynamika polymerních roztoků a tavenin.
** '''Základy fyziky kondenzovaných látek:''' Struktura kondenzovaných soustav. Meziatomové a mezimolekulární interakce. Krystalová struktura, bodová a translační symetrie, základy krystalografie. Reciproký prostor, Brillouinova zóna. Reálná struktura látek a způsoby jejího popisu, defekty krystalické struktury. Uspořádání na dlouhou a krátkou vzdálenost. Struktura amorfních látek a její popis. Popis topologie, prostorové a elektronové struktury makromolekul. Základní modely izolovaného polymerního řetězce. Konformační změny polymerního řetězce. Amorfní, kapalně-krystalický a krystalický stav polymerních materiálů. Skelný přechod, princip časově-teplotní superpozice.
***'''Pohyb atomů a molekul v kondenzovaných látkách:''' Difuse. Kmity mřížky, fonony, měrné teplo.
***'''Elektrické vlastnosti:''' Polarizační mechanismy, dielektrická susceptibilita. Interakce mřížky iontového krystalu s elektromagnetickou vlnou. Feroelektrika.Vedení elektrického proudu: Sommerfeldův model, elektrony v periodickém poli, pásová struktura kovů a polovodičů. Základní poznatky o supravodivosti.
*** '''Magnetické vlastnosti:''' Diamagnetismus a paramagnetismus, magnetizace, magnetická susceptibilita. Spontánní uspořádání magnetických momentů. Magnetizační procesy ve feromagnetikách.
***'''Mechanické silové pole:''' elastická a plastická deformace, viskozita. Viskoelasticita polymerů. Kaučuková elasticita.
** '''Experimentální metody''': Základní difrakční a zobrazovací metody, difrakce a rozptyl rtg záření, elektronů, neutronů, atomů a iontů. Metody určování struktury, elektronová mikroskopie. Makroskopické a mikroskopické metody studia mechanických, tepelných, dielektrických, optických transportních a magnetických vlastností látek. Základní spektroskopické metody (radiofrekvenční, mikrovlnné, optické, rentgenové, gama, fotoemisní) a jejich použití. Časové a energetické škály fyzikálních jevů a měřicích metod.
*''B. Užší zaměření'' - Student si volí okruh otázek odpovídající jeho zaměření.
** '''[[Státnice - Fyzika NMgr: Katedra fyziky kondenzovaných soustav a materiálů: KFES|1. Fyzika atomových a elektronových struktur]]'''
***'''Atomová struktura látek''':Bodové a prostorové grupy. Symetrie fyzikálních vlastností. Struktura krystalů, kvazikrystalů, modulovaných struktur a amorfních látek. Používání strukturních databází. Kinematická teorie difrakce: rozptyl na elektronu, atomu a molekule; rozptyl na periodických a nízkodimenzionálních strukturách. Základy dynamické teorie difrakce. Využití neutronů a synchrotronového záření. Počítačové simulace, ab initio výpočty.
***'''Elektronová struktura a fyzikální vlastnosti látek''': Vodivostní elektrony v materiálech (klasický a kvantový popis), elektrony v periodickém potenciálu. Elektronová struktura kovů, polovodičů a izolátorů, optické vlastnosti. Chemická vazba, koheze, hybridizace elektronových stavů. Elektron-fononová interakce, elektrický a tepelný transport. Coulombovská a výměnná interakce, elektronové korelace, vznik magnetického momentu. Magnetické uspořádání, symetrie. Mikroskopické modely magnetismu. Nízkodimenzionální systémy. Měrné teplo, teplotní roztažnost. Magnetotransportní a magnetoelastické jevy. Dielektrika, elektrická permitivita, feroelektrika a antiferoelektrika. Elektrooptické a magnetooptické jevy. Využití mikroskopických a makroskopických metod. Vliv vnějšího tlaku, fyzika ve vysokých magnetických polích. Ab initio výpočty elektronové struktury a fyzikálních vlastností. Aplikační využití elektronových vlastností materiálů. Nanomateriály.
***'''Kolektivní jevy''': Spontánní narušení symetrie a parametr uspořádání. Mikroskopický popis fázových přechodů, teorie středního pole, fluktuace. Strukturní a magnetické fázové přechody. Spontánní uspořádání jaderných momentů. Kondo mřížka a systémy s těžkými fermiony. Bose-Einsteinova kondenzace atomu. Supravodivost a supratekutost. Kooperativní jevy mimo rovnováhu, lasery.
**''' 2. Fyzika makromolekulárních látek'''
***'''Struktura makromolekulárních systémů''': Prostorová a elektronová struktura organických molekul a makromolekul. Základní druhy makromolekulárních systémů: lineární polymery, polymerní roztoky, polymerní sítě a gely, biopolymery, membrány, kopolymery, polymerní směsi a kompozity, kapalněkrystalické polymery. Metody studia struktury a vlastností makromolekulárních systémů.
***Způsoby přípravy makromolekulárních systémů.
***'''Termodynamika makromolekulárních systémů''': Flory-Hugginsova teorie polymerních roztoků, mísitelnost polymerních směsí, teorie mikrofázové separace a krystalizace, skelný přechod, přechody v kapalněkrystalických polymerech, kaučuková elasticita. Experimentální metody termodynamiky. Dynamika makromolekulárních systémů.
***Korelační funkce, teorie lineární odezvy, strukturní metody relaxačního chování. Dynamika makromolekuly ve zředěných a koncentrovaných roztocích, v polymerních sítích a gelech. Experimentální metody studia dynamiky makromolekul.
***'''Elektrické a optické vlastnosti polymerů''': Generace a transport náboje v organických strukturách. Senzibilizace fotovodivosti. Polymerní polovodiče, vodivé polymery. Vícevrstvové polymerní systémy a komposity polymer - kov a jejich aplikační využití. Základy molekulární elektroniky. Fotofyzikální procesy v polymerních strukturách, absorpce, emise, přenos excitační energie. Excitony, excitované dimery. Studium molekulárních pohybů pomocí časově rozlišené luminiscence.
**''' 3. Fyzika materiálů'''
***'''Poruchy krystalové mřížky''': Krystalová mřížka, vakance, intersticiály, vrstevné chyby, subhranice, hranice zrn, dvojčata, inkluze, dispersoidy, precipitáty. Interakce poruch krystalové mřížky. Experimentální metody studia poruch krystalové mřížky: mechanické zkoušky, difrakční a zobrazovací metody, termická analýza, akustická emise.
***'''Mechanické vlastnosti''':Plastická deformace, teorie zpevnění, creep a lom. Statické a dynamické odpevnění, zotavení poruch mřížky, superplasticita, nestabilita plastické deformace, tvarová paměť.
***'''Termodynamika vícesložkových systémů''': Binární a ternární fázové diagramy, model párových vazeb, pákové pravidlo, intermediální fáze. Fázové transformace, tuhnutí slitin, segregační procesy. Difuzní a bezdifuzní transformace v pevných látkách, TTT-diagramy, Avramiho rovnice. Difuze v pevných látkách.
***'''Moderní materiály a technologie''': Intermetalické sloučeniny, keramické a kompozitní materiály, submikrokrystalické a nanokrystalické materiály, kvazikrystaly, materiály s tvarovou pamětí, technologie přípravy moderních materiálů.
** '''4. Fyzika nízkých teplot'''
***'''Elektronová struktura pevných látek''': Metody výpočtu elektronové struktury. Elektronová struktura a magnetické vlastnosti pevných látek. Magnetické momenty volného atomu/iontu, interakce s krystalovým polem, korelační jevy, výměnné interakce, lokalizované a itinerantní magnetické momenty.
***'''Fyzika a technika nízkých teplot''': Metody získávání nízkých a velmi nízkých teplot, základní vlastnosti kryokapalin. Nízkoteplotní termometrie.
***'''Makroskopické kvantové jevy''': Supravodivost, Cooperovy páry, Meissnerův jev, slabá supravodivost. Supravodiče I. a II. druhu, vysokoteplotní supravodivost. Supratekutost 4He, 3He, makroskopická vlnová funkce, Boseova-Einsteinova kondenzace.
***'''Hyperjemné interakce a jaderný magnetismus''': Elektrické a magnetické momenty atomových jader, elektrická a magnetická hyperjemná interakce. Spinový hamiltonián, hyperjemné štěpení energetických hladin, role symetrie okolí jádra.
***Experimentální metody studia hyperjemných interakcí (jaderná magnetická rezonance, elektronová paramagnetická rezonance, mionová spinová rotace, Moessbauerův jev, jaderná orientace, metoda porušených úhlových korelací) a jejich využití pro studium atomové, elektronové a magnetické struktury.
**'''5. Fyzika reálných povrchů'''
***'''Fyzika povrchů''': Vazba molekuly na povrchu, absorpce, ideální a reálný povrch, elektronová struktura povrchů, povrchové stavy, výstupní práce, emise nabitých částic, emise elektronu, princip elektronové spektroskopie, interakce částic a záření s povrchem, fotoemise, princip fotoelektronové spektroskopie, sekundární elektronové emise, difrakce. Energie povrchů a rozhraní.
***'''Experimentální metody studia povrchu''': Metody elektronové spektroskopie (AES, REED), metody iontové spektroskopie (SIMS, SNMS), metody fotoelektronové spektroskopie (UPS, XPS) a jejich praktické použití. Metody elektronové mikroskopie. Měření povrchové energie: statické a dynamické metody měření kontaktního úhlu. Infračervená spektroskopie ATR FTIR, metody rtg. difrakce - maloúhlový rozptyl.
***'''Příprava tenkých vrstev''': Definice tenké vrstvy, pojem tloušťky tenké vrstvy, počáteční stadium a mechanismy růstu vrstvy. Základní metody jejich přípravy: vyparování ve vakuu, stejnoměrné a vysokofrekvenční rozprašování, CVD, PE CVD anorganických a organických vrstev (plazmová polymerace). Metody diagnostiky růstu tenké vrstvy, měření rychlosti nanášení a tloušťky, určování struktury a morfologie, mechanických, elektrických a optických vlastností. Modifikace povrchu, změny povrchové energie a chemické aktivity. Použití tenkých vrstev - tvrdá, oderuvzdorná pokrytí, ochranné a pasivační vrstvy, optické tenké vrstvy, vrstvy pro mikroelektroniku.
== Optika a optoelektronika ==
'''tučně''': velká pravděpodobnost zadání otázky; ''kurzívou'': nulová pravděpodobnost. Témata oddělená středníkem: podle karolínky jde o několik separátních témat, která se ale dle vyjádření zkoušejících zadávají jako jedno téma dohromady
===A. Společné požadavky===
====1. Pokročilá kvantová mechanika====
'''Variační princip a poruchový počet. ''' ''Symetrie vlnové funkce, bosony a fermiony. Pauliho princip. Symetrie a zákony zachování. Štěpení hladin při snížení symetrie.''
'''Oddělení pohybu elektronů a jader.''' ''Jednočásticová aproximace. Hladiny atomů, molekul a pevných látek. Typy vazeb v molekulách a kondenzovaných systémech. Molekula vodíku.''
''Pauliho a Diracova rovnice.'' Orbitální a spinový moment hybnosti, jejich operátory a kvantování; Skládání momentů hybnosti; Orbitální a spinový magnetický moment a jejich interakce s vnějším polem.
''Druhé kvantování.'' Kvantování elektromagnetického pole. ''Koherentní stavy.'' Interakce elektromagnetického záření s látkou. Zlaté pravidlo. Absorpce, stimulovaná a spontánní emise. Výběrová pravidla. Doby života kvantových stavů. Absorpce a emise. ''Šířka a tvar spektrální čáry.''
====2. Kvantová teorie molekul a pevných látek====
''Typy vazeb.'' '''[[Bornova-Oppenheimerova a adiabatická aproximace]].''' ''Vibrační a rotační spektra molekul. Atomové a molekulové orbitaly. Metoda LCAO a metoda valenčních vazeb. Dvouatomové molekuly. Klasifikace elektronových vibračních a rotačních hladin. π-elektronová aproximace.''
'''[[Základy kvantové teorie pevných látek se zaměřením na elektronovou strukturu a dynamiku elementárních excitací]].''' ''Geometrie, atomová struktura a kvantová chemie kondenzovaných soustav.'' '''[[Kvantový problém mnoha částic]].''' [[Fonony a elektrony v periodických strukturách]]. '''[[Rozměrové vlivy, dimenze soustavy a vliv okrajových podmínek]].''' ''Započtení interakcí metodou středního pole. Metody ab initio. Model želé, elektrony a plasmony.''
====3. Termodynamika a statistická fyzika molekulárních soustav====
[[Zákon působících hmot]]. ''Gibbsovo fázové pravidlo. Rovnice Clausiova-Clapeyronova. Ehrenfestovy rovnice. Landauova teorie. Kritické jevy. Povrchové jevy, povrchové napětí a Laplaceův tlak.''
''Termodynamika nevratných dějů. Produkce entropie. Onsagerovy relace. Termodynamická teorie fluktuací.'' Stavová suma. Entropie ve statistické fyzice.'' Neideální plyn.'' '''Boltzmannova rovnice.''' ''Kinetika rychlých dějů. Pauliho řídící rovnice''.
====4. Vlnová optika====
Elmg. optické vlnění v prostředí: vakuum, dielektrikum, bezztrátové, ztrátové, vodivé prostředí, prostředí homogenní-nehomogenní, izotropní-anizotropní, lineární-nelineární. Jevy na rozhraní mezi prostředími. Fresnelovy vzorce. Optické konstanty, Kramersovy-Kronigovy relace. Přiblížení paprskové optiky (vlnové a paprskové aberace). Komplexní reprezentace polychromatických polí. Vlnová teorie koherence, částečná koherence, stupeň koherence, koherenční matice, částečně polarizované vlnění, stupeň polarizace, Stokesovy parametry. Teorie difrakce, skalární teorie. [[Přenosová funkce zobrazovací soustavy]]. [[Optické transformace a optické zpracování informace]]. Holografie. [[Gaussovské svazky, nedifrakční svazky, jejich šíření a transformace]]. Optické rezonátory. Optické vlnovody. Integrovaná optika, aktivní prvky, optické paměti, optické komunikace. Vláknové senzory.
====5. Experimentální metody====
Měření optických konstant látek. Spektroskopické metody zkoumání látek (podle druhu interakce - absorpční, emisní, reflexní, rozptylů atd.). Spektroskopické přístroje. Detektory optického záření (principy, parametry). Šumy, jejich typy a zdroje. Zdroje optického záření. Základy fotometrie. Měření výkonu, energie, časového průběhu, polarizačních a koherenčních vlastností světla. Základní experimenty kvantové optiky.
===B. Užší zaměření===
Student si volí okruh otázek odpovídající jeho zaměření.
====1. Kvantová a nelineární optika====
Laser: popis v aproximaci kinetických rovnic, semiklasická teorie, základy kvantové teorie laseru. Laserové rezonátory. Dynamické vlastnosti laseru (relaxační oscilace, Q-spínání, modová synchronizace, ultrakrátké pulsy, chaos v laseru). Typy laserů. Metody měření parametrů v laseru. Aplikace laseru. Základy laserové spektroskopie. Lineární a nelineární optika. Tenzor nelineární susceptibility. Semiklasický popis, základy kvantového popisu. Nelineární jevy druhého a třetího řádu. Spontánní a stimulované rozptyly, hyperrozptyly. Optická fázová konjugace. Optická bistabilita. Nestacionární koherentní jevy. Nelineárně optické materiály.
====2. Optoelektronika a fotonika====
Krystalová struktura. Pásové schéma polovodičů, kvantové jámy a supermřížky, kvantové body a dráty. Volné elektrony. Stacionární transportní jevy v polovodičích, vodivost a Hallův jev. Fotovodivost, základní mechanismy excitace a rekombinace nosičů. Optické vlastnosti polovodičů. Absorpční hrana. Příměsi a excitony, kmity mříže. Optické vlastnosti polovodičů ve vnějších polích. Zdroje optického záření, luminiscence, luminiscenční diody a polovodičové lasery. Polovodičové detektory záření. Polovodičové struktury kov-polovodič, přechod P-N, MIS, FET (JFET, MOSFET, HEMT). Metody přípravy monokrystalů, tenkých vrstev a superstruktur, optoelektronických prvků a systémů, technologie polovodičových systémů. Základy laserové a nelineární optiky. Nelineární optické vlastnosti polovodičů. Optická bistabilita, optické spínání.
====3. Teorie a modelování pro kvantovou optiku a elektroniku ====
Kvantování elektromagnetického pole, kvantové teorie koherence. Koherentní stavy, stlačené stavy, atomové koherentní stavy. Kvantová teorie fotoelektrické detekce. Kvantové korelace a fotonová statistika. Kvantový popis interakce světla s dvouhladinovým systémem. Interakce světla s kmity látky. Kvantová teorie polovodičů. Interakce světla s polovodiči
== Fyzika povrchů a ionizovaných prostředí ==
== Biofyzika a chemická fyzika ==
== Jaderná a subjaderná fyzika ==
== Matematické a počítačové modelování ve fyzice a technice ==
== Učitelství fyziky pro SŠ v kombinaci s odbornou fyzikou ==
== Učitelství fyziky-matematiky pro SŠ ==
== Učitelství fyziky pro SŠ (dvouoborové)==
