Katedra fyziky povrchů a plazmatu

Obor FPIP – požadavky k SZZ pro NMgr studium

OBHAJOBA – délka prezentace diplomové práce se očekává v délce do 20 minut.

Požadavky k ústní části státní závěrečné zkoušky

(pro navazující magisterské studium na KFPP - obor Fyzika povrchů a ionizovaných prostředí)

  1.       Požadavky mají 2 části:
    1.       Společné požadavky a
    2.       Užší zaměření, které jste si již vybrali při přihlašování na SZZ.
  2.       Způsob volby otázek
    Student si vylosuje 4 otázky podle následujícího scénáře:
    Část A:
    1 otázka z okruhů teoretických (tj. 1, 2, 3)
    1 otázka z okruhů experimentálních (tj. 4, 5)
    1 otázka z okruhu 6 nebo 7 (komplementárně k užšímu zaměření)
    Část B:
    1 otázka z užšího zaměření

A. Společné požadavky

1. Kvantová mechanika a elektronika
Postuláty kvantové mechaniky, relace neurčitosti. Časová a bezčasová Schrödingerova rovnice, typy energetických spekter. Systémy více částic, jednočásticové přiblížení, periodický systém prvků. Přibližné metody kvantové teorie, poruchový počet (stacionární a nestacionární). Potenciálová jáma, potenciálový val, vázané stavy. Moment hybnosti (skládání momentů hybnosti) a spin (spin soustavy dvou elektronů).

2. Termodynamika a statistická fyzika
Hlavní věty termodynamické. Termodynamické potenciály. Vztah termodynamických a statistických veličin. Statistická rozdělení (mikrokanonický, kanonický a grandkanonický soubor pro klasické a kvantové systémy). Entropie ve statistické termodynamice. Aplikace termodynamiky a statistické fyziky na fyzikální systémy: ideální a neideální plyn, měrná teplota.

3. Teorie pevných látek
Krystalografie a struktura pevných látek (PL). Typy vazeb, struktura prvků a jednoduchých sloučenin, rtg difrakce. Kmity krystalové mříže, optické a akustické fonony, interakce elektromagnetického záření s krystalovou mřížkou. Sommerfeldův model kovu, elektronový plyn, hustota stavů, Fermiho energie. Elektronová struktura PL, pásová teorie. Vlastní a příměsové polovodiče, P-N přechod. Fotoelektrické vlastnosti polovodičů. Pohyb nosičů náboje v PL.

Látku pokrývají předměty: Bc: NOFY 003, NOFY 026, NOFY 027, NOFY 031, NOFY 042, NEVF 158 nebo příslušný ekvivalent.


4. Vakuová fyzika
Kinetická teorie zředěného plynu. Transportní jevy při nízkých tlacích. Reálné plyny, tenze par, vypařování a kondenzace. Interakce plynu s pevnou látkou na jejím povrchu a v objemu. Vakuový systém a jeho parametry, teorie čerpacího procesu. Proudění plynu, režimy proudění, vakuová vodivost. Fyzikální principy metod získávání nízkých tlaků. Fyzikální principy měření nízkých tlaků, totální a parciální tlak.

Látku pokrývají předměty: Bc: NEVF 105, Mgr: NEVF 126.

5. Experimentální a počítačové metody
Metody sběru dat a řízení fyzikálních experimentů, převodníky fyzikálních veličin, základy analogového zpracování signálů. Číslicové zpracování signálů, aplikace mikroprocesorů. Potlačování šumu, lock-in detekce. Základy regulace, regulátory PID. Základy numerické matematiky (chyby numerických výpočtů, aproximace, numerická integrace, řešení algebraických a transcendentních rovnic, řešení obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic). Počítačové modelování: částicové, spojité a hybridní. Metoda Monte Carlo, metoda molekulární dynamiky. Principy zpracování obrazu (algoritmy nízké a vysoké úrovně).

Látku pokrývají předměty: Bc: NEVF 102, Mgr: NEVF 127, NEVF 141.


6. Fyzika plazmatu (pro zaměření Fyzika povrchů a rozhraní)
Definice, základní parametry a druhy plazmatu (vysokoteplotní a nízkoteplotní, izotermické a neizotermické). Kinetický popis plazmatu (základy kinetické teorie: Boltzmannova rovnice, rozdělovací funkce). Debyeova stínící vzdálenost. Hydrodynamický popis plazmatu (magnetohydrodynamické přiblížení, zobecněný Ohmův zákon). Srážkové procesy (typy srážek, srážkové průřezy, srážková frekvence). Ionizace, excitace, de-excitace. Záření v plazmatu. Rekombinace, reakce iontů. Chemické reakce v plazmatu. Generace plazmatu, výboje v plynech (typy výbojů). Principy termonukleární fúze, fúzní reaktor, magnetické a inerciální udržení plazmatu. Aplikace plazmatu v technologiích a laserech.

Látku pokrývají předměty (pro zaměření povrchové): Bc: NEVF 100, Mgr: NEVF 122.

7. Fyzika tenkých vrstev a povrchů (pro zaměření Fyzika plazmatu a ionizovaných prostředí)
Povrch pevné látky: atomární čistota, krystalická struktura, jevy rekonstrukce a relaxace. Vytváření definovaných povrchů a tenkých vrstev: základní metody, mechanizmy růstu, relaxační jevy. Elektronová struktura povrchu (rozdíly mezi kovy a polovodiči, povrchové stavy, ohyb pásů), výstupní práce. Interakce částic a záření s pevnou látkou, pružný a nepružný rozptyl. Emise elektronů (termoelektronová emise, tunelová emise, fotoemise, sekundární emise elektronů). Emise iontů (termiontová emise, povrchová ionizace, ionizace v silném poli, sekundární emise iontů). Přehled diagnostických metod povrchů a tenkých vrstev.

Látku pokrývají předměty (pro zaměření plazmatické): Bc: NEVF 158, NEVF 140, NEVF 119, NEVF 103, Mgr: NEVF 129, NEVF 114.


B. Užší zaměření
Student si volí okruh otázek z části 1 nebo 2 odpovídající jeho zaměření.
1. Fyzika plazmatu a ionizovaných prostředí
Kinetický popis plazmatu. Elementární procesy v plazmatu. Zákony zachování, rovnovážné stavy (Maxwellovo rozdělení), drift ve vnějších elektrických a magnetických polích, difúze a ambipolární difúze. Interakce plazmatu s vysokofrekvenčním polem, šíření a generace mikrovln. Výboje v plynech (typy a vlastnosti). Kosmické plazma a plazma ve sluneční soustavě. Interakce slunečního větru s překážkami. Vlny v plazmatu. Horké plazma, základy magneto-hydrodynamiky. Problematika fúze, magnetické nádoby, inerciální systémy, ohřev plazmatu, Lawsonovo kritérium, magnetohydrodynamické přiblížení, zobecněný Ohmův zákon. Přehled diagnostických metod (metody sondové, mikrovlnné, optické, spektroskopické). Metody měření používané v kosmickém prostoru. Základy modelování fyzikálních procesů v plazmatu (modelování objemu plazmatu-EEDF, modelování chemické kinetiky v plazmochemii, modelování interakce plazma-pevná látka, modelování ve vysokoteplotním plazmatu).

Látku pokrývají předměty: Bc: NEVF 100, Mgr: NEVF 122, NEVF 120, NEVF 145, NEVF 137, NEVF 144, NEVF 121, NEVF 117, NEVF 149.

2. Fyzika povrchů a rozhraní
Ideální a reálný povrch, povrchové stavy. Vytváření tenké vrstvy, růstové procesy, módy růstu, teoretický popis. Odlišnost vlastností tenkých vrstev a objemového materiálu, transport náboje tenkou vrstvou. Příprava tenkých vrstev – fyzikální metody. Adsorpce molekul na povrchu, adsorpční izotermy, kinetický model adsorpce, potenciálová teorie adsorpce. Reakce na povrchu a metody založené na interakci povrchu s molekulami plynů. Interakce záření a částic s povrchem – excitace, rozptyl. Teorie emise elektronů. Diagnostické metody krystalografické struktury povrchů a tenkých vrstev (mikroskopické metody, elektronová difrakce). Diagnostické metody složení a elektronové struktury povrchů a tenkých vrstev (elektronové a iontové spektroskopie).

Látku pokrývají předměty: Bc: NEVF 158, NEVF 140, NEVF 119, NEVF 103, Mgr: NEVF 129, NEVF 114, NEVF 134, NEVF 113, NEVF 136, NEVF 106, NEVF 148, NEVF 108.