Studijní program Fyzika

Oborová rada doktorského studijního programu Fyzika

Aktuální složení oborové rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/or/f .


4F1 Teoretická fyzika, astronomie a astrofyzika

Rada doktorského studijního oboru 4F1

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f1 .

Spolupracující ústavy

Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.
Fričova 298, 251 65 Ondřejov
http://www.asu.cas.cz/
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Matematický ústav AV ČR, v.v.i.
Žitná 25, 115 67 Praha 1
http://www.cz.math.cas.cz
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i.
Dolejškova 2155/3, 182 23 Praha 8
http://www.jh-inst.cas.cz/www/indexcz.php?…
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v.v.i.
Husinec – Řež č. p. 130, PSČ 250 68
http://www.ujf.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f1 .

Poskytovaná výuka

Posluchač si musí doplnit povinné přednášky magisterského studia na MFF UK v oboru odpovídající jeho specializaci, pokud je již neabsolvoval v rámci svého magisterského studia. Vedle toho si vybírá z volitelných přednášek magisterského studia, zejména oborů Astronomie a astrofyzika, Teoretická fyzika, Fyzika kondenzovaných soustav a materiálů, Jaderná a subjaderná fyzika a Matematické a počítačové modelování ve fyzice a technice. Pro doktorandy jsou určené hlavně následující pokročilé přednášky:

kód Předmět ZS LS
NMAF006 Vybrané partie z matematiky pro fyziky   2/0 Zk
NTMF063 Vybrané partie obecné relativity I   2/0 Zk
NJSF082 Vybrané partie teorie kvantovaných polí I   3/0 Zk
NJSF083 Vybrané partie teorie kvantovaných polí II   3/0 Zk
NJSF072 Elektroslabé interakce II   2/1 Zk
NTMF065 Úvod do kvantové teorie pole na křivém pozadí   2/1 Zk
NJSF044 Matematické metody kvantové teorie II   2/0 Zk
NTMF070 Zářivé procesy v astrofyzice   2/0 Zk
NTMF035 Renormalizační teorie fázových přechodů   2/0 Zk
NTMF047 Pravděpodobnost a matematika fázových přechodů II   2/0 Zk
NTMF032 Statistická fyzika kvantových mnohočásticových systémů II   2/0 Zk
NJSF084 Chirální symetrie silných interakcí   2/0 Zk
NJSF031 Klasický a kvantový chaos   2/0 Zk
NDIR058 Hyperbolické systémy a zákony zachování   2/0 Zk
NGEM030 Kalibrační pole a nekomutativní geometrie   2/0 Zk
NAST021 Vybrané kapitoly z astrofyziky   2/0 Zk
NTMF008 Seminář ústavu teoretické fyziky   0/2 Z 0/2 Z
NTMF006 Relativistický seminář   0/2 Z 0/2 Z
NTMF045 Seminář atomové fyziky   0/2 Z 0/2 Z
NAST010 Seminář Astronomického ústavu UK I   0/2 Z

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

Doktorand zaměřený na teoretickou fyziku si volí dva z okruhů 1–7 (z toho jeden bezprostředně související s tématikou své práce) a k tomu jeden z následujících okruhů z matematiky:

Funkcionální analýza
Parciální diferenciální rovnice
Teorie distribucí
Diferenciální geometrie, Lieovy grupy a algebry
Numerické metody

Doktorand zaměřený na astrofyziku či astronomii si volí základní okruh 10, jeden z okruhů 8–9 a jeden z okruhů 1–7.

1. Matematická fyzika
Funkcionální analýza v kvantové teorii. Rovnice matematické fyziky. Relativistická invariance v kvantové teorii pole. Teorie rozptylu. Dynamické systémy. Matematická statistická fyzika. Teorie fázových přechodů a kritické jevy. Geometrické metody ve fyzice. Spinory. Symetrie ve fyzice a teorie grup. Supersymetrie.

2. Relativistická fyzika a kosmologie
Základní principy obecné teorie relativity (princip ekvivalence, obecné kovariance a minimální vazby). Rovnice geodetiky a geodetické deviace. Einsteinovy rovnice pole. Alternativní teorie gravitace. Experimentální ověření relativistických teorií gravitace. Linearizovaná teorie a aproximační metody. Teorie gravitačních vln: asymptotická struktura prostoročasu a přesná zářivá řešení; zdroje a detekce gravitačních vln. Relativistická teorie stelární struktury (bílí trpaslíci, neutronové hvězdy, pulsary). Gravitační kolaps a fyzika černých děr — obecné fyzikální zákonitosti, role černých děr v astrofyzice. Počáteční problém a hamiltonovský formalismus. Standardní kosmologické modely a základní kosmologické testy. Fyzika raného vesmíru. Teorie lineárních perturbací kosmologických modelů.

3. Kvantová teorie pole a fyzika elementárních částic
Kanonický formalismus teorie pole. Feynmanův dráhový integrál. Feynmanova pravidla a poruchová teorie. Kalibrační invariance. Kvantová elektrodynamika. Renormalizace v teorii pole. Relativistická invariance. CTP teorém, spin a statistika. Neabelovské kalibrační teorie. Metoda renormalizační grupy. Asymptotická volnost. Spontánní narušení symetrie. Standardní model. Modely sjednocených interakcí. Supersymetrická polní teorie a strunové modely.

4. Teorie pevných látek
Plyn interagujících elektronů v kovech a polovodičích: stíněná elektron–elektronová a elektron–fononová interakce, těsnovazební modely. Teorie Fermiho kapaliny. Greenovy funkce a jejich analytické vlastnosti, Kramersovy–Kronigovy relace a fluktuačně–disipační teorém. Teorie lineární odezvy, Kubovy formule. Supravodivost a supratekutost. BSC teorie supravodivosti.

5. Nerelativistická kvantová teorie
Hermitovské operátory a jejich spektrum, Schrödingerova rovnice, kvasiklasická aproximace, princip superposice, relace neurčitosti, stacionární stavy, pohyb v centrálně symetrickém poli, teorie poruch, spin, spinory, identické částice, energetické hladiny atomů, jemná struktura atomových hladin, atomy v elektrických a magnetických polích, hustota toku, elastické srážky částic, amplituda rozptylu, optický teorém, Bornova řada, S–matice a její analytická struktura, kvazistacionární stavy, Jostova funkce a Levinsonův teorém.

6. Hydrodynamika, magnetohydrodynamika a teorie plazmatu
Boltzmannova a Vlasovova kinetická rovnice, soustava fluidních a magnetohydrodynamických rovnic, driftové přiblížení pohybu částic v elektromagnetických polích, rovnováha a stabilita plazmatu, disperzní rovnice pro šíření vln ve studeném plazmatu, kinetická teorie šíření vln v horkém plazmatu, Landaův útlum a nestabilita vln, nelineární interakce vln s plazmatem; zachycené částice a kvazilineární aproximace ponderomotivní síly v plazmatu, slabá a silná turbulence plazmatu, vzájemná interakce vln, deterministický chaos — úvod do teorie a aplikace v modelech anomálních jevů v plazmatu, plazma nízkoteplotní, termonukleární a astrofyzikální.

7. Statistická fyzika a termodynamika
Interagující statistické systémy: klasické a kvantové kapaliny a plyny, distribuční funkce a poruchové metody — viriálový a klasterový rozvoj, poruchové metody kvantové statistické mechaniky. Modely a teorie fázových přechodů: Isingův a Heisenbergův model magnetismu, statistická teorie středního pole, škálovací hypotéza a teorie renormalizační grupy.

8. Experimentální metody v astronomii
Základy optiky. Teleskopy, spektrografy, fotometry, interferometry, detektory (děleno podle jednotlivých oborů elektromagnetického záření). Primární redukce: dat zpracování signálu a obrazu, analýza časových řad měření včetně statistických metod. Speciální analýzy dat (řešení křivek radiální rychlosti a světelných křivek, dopplerovské zobrazení povrchových struktur atp.).

9. Klasická astrofyzika
Stavba a vývoj hvězd, tvoření hvězd, vývoj dvojhvězd, závěrečné fáze vývoje hvězd. Polusace a kmity hvězd, helioseismologie. Sluneční fyzika. Hvězdné atmosféry: pole záření, absorpce, emise, zdrojová funkce, rovnice statistické rovnováhy, pojem LTE a non–LTE, modely hvězdných atmosfér (základní rovnice), formování spektrálních čar, Einsteinovy koeficienty, zakázané čáry. Atomy a molekuly v kosmickém prostoru, elektronová, vibrační a rotační spektra. Plazma a magnetické pole, vlny v plazmatu, rovnice magnetohydrodynamiky. Tepelné a netepelné záření plazmatu. Stavové rovnice, degenerace. Jaderné reakce ve hvězdách, nukleogeneze. Akreční jevy, fyzika akrečních disků. Fyzika rázových vln.

10. Klasická astronomie, mechanika a dynamika kosmických těles a soustav
Nebeská mechanika: problém dvou a tří těles, teorie potenciálu. Sférická astronomie: soustavy souřadnic a vlivy, které na ně působí, čas a jeho měření. HR diagram, rovnice přenosu záření, záření absolutně černého tělesa, základní představy o vývoji hvězd, metody určování vzdálenosti kosmických těles, základní informace morfologické (Slunce, sluneční soutava včetně malých těles, hvězdy, typy proměnných hvězd, dvojhvězdy), elementy visuálních, zákrytových a spektroskopických dvojhvězd, hvězdokupy, dynamika. Galaxie, hvězdokupy, složky galaxií, hvězdné populace, určování stáří, Hubbleův zákon, typy galaxií, zdroje vysokých energií, mezihvězdný plyn a prach, tvorba hvězd, vznik a vývoj galaxií.

Doporučená literatura

Bičák, J., Rudenko, V. N.: Teorie relativity a gravitační záření. Univerzita Karlova, Praha, 1986.
Binney, J., Merrifield, M.: Galactic Astronomy. Princeton Series in Astrophysics, 1998.
Binney, J., Tremain, S.: Galactic Dynamics. Princeton Series in Astrophysics, 1988.
Bowers, R., Deeming, T.: Astrophysics I–III. Jones Bartlet, Boston, 1984.
De Loore, C. W. H., Doom, C.: Structure and Evolution of Single and Binary Stars. Kluwer, Dordrecht, 1992.
Formánek, J.: Úvod do kvantové teorie. Academia, Praha, 1983.
Frank, J., King, A. R., Raine, D. J.: Accretion Power in Astrophysics. 2nd ed. Cambridge University Press, Cambridge, 1992.
Gilmore, G., King, I., Kruit, van der, P. C.: The Milky Way as a Galaxy. University Science Books, Lecture Notes, 1989.
Hansen, C. J., Kawaler, S. D.: Stellar Interiors: Physical Principles, Structure and Evolution. Springer–Verlag, New York, 1994.
Itzykson, C., Zuber, J.: Quantum Field Theory. McGraw–Hill, New York, 1982.
Kippenhahn, R., Weigert, A.: Stellar Structure and Evolution. Springer–Verlag, Berlin, 1991.
Mahan, G. D.: Many–particle Physics. Plenum Press, New York, 1990.
Martynov, D. J.: Kurs Prakticeskoj astrofyziky. Nauka, Moskva.
Mihalas, D.: Stellar Atmospheres. W. H. Freeman & Co., San Francisco, 1978.
Misner, C., Thorne, K. S., Wheeler, J.: Gravitation. W. H. Freeman & Co., San Francisco, 1973.
Plischke, M., Bergsen, B.: Equilibrium Statistical Physics. 2nd ed. World Scientific, Singapore, 1994.
Reed, M., Simon, B.: Methods of Modern Mathematical Physics. Academic Press, New York, 1979.
Rickayzen, G.: Green's Function and Condensed Matter. Academic Press, London, 1984.
Rose, W. K.: Advanced Stellar Astrophysics. Cambridge University Press, Cambridge, 1998.
Schatzman, E. L., Praderie, F.: The Stars. Astronomy and Astrophysics Library, Springer–Verlag, Berlin, 1993.
Schwarzschild, M.: Structure and Evolution of the Stars. Princeton University Press, Cambridge, 1958.
Tanenbaum, B. S.: Plasma Physics. McGraw–Hill, New York, 1967.
Wald, R. M.: General Relativity. University of Chicago Press, 1984.
Walker, G. A. H.: Astronomical Observations. Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
Weinberg, S.: Quantum Theory of Fields I–III. Cambridge University Press, Cambridge, 1995–2000.

4F2 Fyzika plazmatu a ionizovaných prostředí

Rada doktorského studijního oboru 4F2

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f2 .

Spolupracující ústavy

Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.
Fričova 298, 251 65 Ondřejov
http://www.asu.cas.cz/
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i.
Dolejškova 2155/3, 182 23 Praha 8
http://www.jh-inst.cas.cz/www/indexcz.php?…
Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i.
Boční II/1401, 141 31 Praha 4
http://www.ufa.cas.cz/
Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v.v.i.
Za Slovankou 1782/3, 182 00 Praha 8
http://www.ipp.cas.cz/cz

Domovská stránka rady doktorského studijního oboru 4F2

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/4F2/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f2 .

Poskytovaná výuka

Posluchač si volí přednášky a další povinnosti z nabídky oborové rady 4F2.

kód Předmět ZS LS
NEVF501 Nízkoteplotní plazma a jeho aplikace   2/0 Zk
NEVF502 Elementární procesy v plazmatu   2/0 Zk
NEVF503 Měřící metody, modelování a zpracování experimentálních dat   2/0 Zk
NEVF504 Fyzikální procesy ve sluneční soustavě   2/0 Zk
NEVF505 Diagnostika plazmatu   2/0 Zk
NEVF506 Magnetohydrodynamika, horké a laserové plazma   2/0 Zk
NEVF507 Seminář počítačové a měřící techniky   0/2 Z
NEVF508 Seminář o moderních směrech ve fyzice   0/2 Z
NEVF518 Úvod do fyziky plazmatu   2/0 Zk
NEVF536 Kurz speciálních experimentálních metod ve fyzice plazmatu a fyzikální chemii   2/0 Z
NEVF537 Vybrané kapitoly z plazmatu v kosmickém prostředí   2/0 Z
NEVF550 Odborné soustředění   0/2 Z
NEVF555 Studentská konference   0/3 Z
NTMF020 Základy teorie plazmatu   2/0 Zk
NEVF145 Plazma v kosmickém prostoru   2/0 Zk
NEVF135 Programování v IDL — zpracování a vizualizace dat   1/1 KZ

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Zkouška má syntetický charakter, tj. jsou kladeny širší otázky, k jejichž zodpovězení je třeba znát následující tématické okruhy: Vlnová funkce, operátory fyzikálních veličin. Relace neurčitosti. Schrödingerova rovnice a její aplikace v jednoduchých případech. Přibližné metody kvantové teorie. Elektron v periodickém prostředí, pásová struktura. Základy teorie rozptylu. Jednoduchá představa chemické vazby. Stimulovaná emise, inverse hladin. Lasery a masery. Termodynamické potenciály, podmínky rovnováhy, Gibbsovo fázové pravidlo. Fázové přechody 1. a 2. druhu. Termodynamika nevratných dějů. Teorie fluktuací. Statistická rozdělení. Vztah termodynamických a statistických veličin. Entropie ve statistické termodynamice. Neideální plyn. Náhodné procesy, fluktuace a šumy. Korelace, charakteristická rovnice rozdělení. Vlastnosti a chyby odhadů.

II. Pokročilé partie oboru
Povinná část (II. 1) a volitelná část (II. 2), kde jsou požadavky rozděleny do 6 okruhů podle kurzovních přednášek, které jsou organizovány oborovou radou (při zadání otázky komise bere v úvahu, které přednášky student navštěvoval).

II.1. Povinná část
Definice a druhy plazmatu. Kinetický a hydrodynamický popis plazmatu. Elementární procesy, typy srážek, srážkové průřezy. Záření v plazmatu. Transportní jevy, vodivost, difuze a ambipolární difuze. Výboje v plynech. Chemické reakce v plazmatu. Vlny v plazmatu. Komplexní (prachové) plazma, jeho význam a aplikace.

II.2. Volitelná část

II.2.1 Nízkoteplotní plazma a jeho aplikace
Kinetický popis nízkoteplotního plazmatu (řešení kinetické rovnice, pružné a nepružné srážky, srážky elektron–elektron, vliv mag. pole na rozdělovací funkci, kinematický popis vícesložkových plazmatických systémů), výbojové plazma a jeho aplikace zejména v plazmotechnologiích (polymerace, leptání, vytvoření tenkých vrstev apod.)

II.2.2 Elementární procesy v plazmatu
Úvod do fyzikální chemie (struktura molekul, stavy, ionty, apod.), srážkové procesy (ionizace, excitace, deexcitace, chem. reakce, rekombinace apod.), termodynamika a statistická termodynamika z hlediska fyzikální chemie, reakční kinetika a dynamika a ion–molekulové reakce, úvod do plazmochemie a laserové chemie.

II.2.3 Měřící metody, modelování a zpracování experimentálních dat
Analogové a digitální signály, analogový a digitální šum (spojité a diskrétní náhodné procesy), digitální filtrování (přehled metodik, typy filtrů, návrhy integračních a derivačních filtrů, metody zhlazování apod.), odhad parametrů modelu, optimální detekce (statistické vlastnosti, metody realizace), počítačové modelování.

II.2.4 Fyzikální procesy ve sluneční soustavě
Základní pojmy z magnetohydrodynamiky, pohyb částic v silových polích, analytické řešení pohybu částic v adiabatickém přiblížení, sluneční soustava, popis systému Země–Slunce, meziplanetární magnetické pole, plazma v meziplanetárním systému, sluneční vítr, rázové vlny, magnetopauza a magnetosféra Země, transport částic v okolí Země. Interakce slunečního větru s magnetosférou, přepojování magnetických polí. Vlny v kosmickém plazmatu.

II.2.5 Diagnostika plazmatu
Přehled diagnostických metod, optické metody, technika mikrovlnného měření, rezonátorová metoda, interferenční metoda, sondové metody, korpuskulární diagnostika. Diagnostické metody používané v kosmickém prostoru.

II.2.6 Magnetohydrodynamika, horké a laserové plazma
Magnetohydrodynamický přístup, jedno a dvoukapalinový model, zamrzlé pole a difuze siločar, magnetická energie a magnetické napětí, příklady. Principy Tokamaku, stabilita plazmatu v Tokamaku, metody ohřevu plazmy v Tokamaku, termonukleární reaktor na bázi Tokamaku, procesy interakce vysokých toků laserového záření s plazmatem, charakteristiky a problémy teoretického popisu systémů s vysokou hustotou energie, principy rentgenového laseru, inerciální fúze.

Doporučená literatura

Akasofu, S. I., Kamide, Y. (eds.): The Solar Wind and the Earth. Terra Scient. Publ. Co., Tokyo, 1987.
Atkins, P. W.: Physical Chemistry. Oxford University Press, Oxford, 1988.
Baumjohann, W., Treumann, R. A.: Basic Space Plasma Physics. Imperial College Press, London, 1999.
Biskamp, D.: Magnetohydrodynamic Turbulence. Cambridge University Press, Cambridge, 2003.
Bittencourt, J. A.: Fundamentals of Plasma Physics. Springer, New York, 2004.
Cravens, T. E.: Physics of Solar System Plasma. Atmospheric and Space Science Series, Cambridge University Press, Cambridge, 1998.
Encrenaz, T. et al.: The Solar System. Springer, Berlin–Heidelberg–New York, 2004.
Fanning, D. W.: IDL Programming Techniques. 2nd ed. 2000.
Ghosh, P. K.: Ion Traps. Clarendon Press, Oxford, 1995.
Glosík, J. (ed.): Učební texty k přednášce Elementární procesy. MFF UK, Praha, 1992.
Goldston, R. J., Rutherford, P. H.: Introduction to Pasma Physics. Institute of Physics Publishing, Bristol–Philadelphia, 1995.
Gombosi, T. I.: Physics of the Space Environment. Atmospheric and Space Science Series, Cambridge University Press, Cambridge, 1998.
Gross, R.: An Introduction to Alfven Waves. The Adam Hilger Series on Plasma Physics, Bristol, 1988.
Grün, E., Gustafson, B. A. S., Dermott, S., Fechtig, H.: Interplanetary Dust. Astronomy and Astrophysics Library, Springer, Berlin, 2001.
Hargreaves, J. K.: The Solar–terrestrial Environment. Cambridge Atmospheric and Space Science Series, Cambridge University Press, Cambridge, 1992.
Horányi, M., Robertson, S., Walch, B. (eds.): Physics of Dusty Plasma. AIP Conference Proceedings 446, Boulder, Colorado, 1998.
Chen, F. F.: Plasma Dlagnostic Techniques. Academic Press, New York, 1965.
Chen, F. F.: Úvod do fyziky plazmatu. Academia, Praha, 1984.
Chung, P. M., Talbot, L., Touryan, K. J.: Electrical Probes in Stationary and Flowing Plasmas. Springer, Boston, 1975 (rusky: Mir, Moskva, 1978).
Kallenrode, M. B.: Space Physics: An Introduction to Plasma and Particles in the Heliosphere and Magnetospheres. Springer–Verlag, Berlin–Heidelberg, 2001.
Kivelson, M. G., Russell, C. T.: Introduction to Space Physics. Cambridge University Press, Cambridge, 1995.
Kracík, J., Šesták, B., Aubrechl, L.: Základy klasické a kvantové fyziky plazmatu. Academia, Praha, 1977.
Kracík, J., Tobiáš, J.: Fyzika plazmatu. Academia, Praha, 1966.
Lautrup, B.: Physics of Continuous Matter: Exotic and Everyday Phenomena in the Macroscopic World. Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 2005.
Ng, C.-Y., Baer, T., Powis, I.: Unimolecular and Bimolecular Ion-molecule Reactions. Wiley-Interscience, New York, 1994.
Peratt, A. L.: Physics of the Plasma Universe. Springer–Verlag, New York–Heidelberg, 1991.
Piel, A.: Plasma Physics, An Introduction to Laboratory, Space, and Fusion Plasmas. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2010.
Priest, E. R. (ed.): Solar System Magnetic Fields. Terra Scient. Publ. Co., Tokyo, 1985.
Shukla, P. K., Mamun, A. A.: Introduction to Dusty Plasma Physics. Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, 2002.
Schott, L.: Plasma Diagnostics. North–Holland Publishing Comp., Amsterdam, 1968.
Swamy, K.: Dust in the Universe: Similarities and Differences. World Scientific Series in Astronomy and Astrophysics, World Scientific Publishing, Singapure, 2005.
Swift, J. D., Schwar, M. I. R.: Electrical Probes for Plasma Diagnostics. Illife Books, New York, 1969.
Thompson, M. J.: An Introduction to Astrophysical Fluid Dynamics. Imperial College Press, London, 2006.
Treumann, R. A., Baumjohann, W.: Advanced Space Plasma Physics. Imperial College Press, London, 2001.
Walker, A. D. M.: Plasma Waves in the Magnetosphere. Springer Verlag, Berlin–Heidelberg, 1993.

4F3 Fyzika kondenzovaných látek a materiálový výzkum

Rada doktorského studijního oboru 4F3

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f3 .

Spolupracující ústavy

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Chaberská 57, 182 51 Praha 8
http://www.ufe.cz/
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v.v.i.
Husinec – Řež č. p. 130, PSČ 250 68
http://www.ujf.cas.cz/
Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i.
Heyrovského nám. 2, 162 06 Praha 6
http://www.imc.cas.cz/
Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i.
Dolejškova 1402/5, 182 00 Praha 8
http://www.it.cas.cz/

Domovská stránka rady doktorského studijního oboru 4F3

http://krystal.karlov.mff.cuni.cz/f3

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f3 .

Poskytovaná výuka

Povinné předměty

kód Předmět ZS LS
NBCM083 Vybrané partie z kvantové teorie   2/1 Z+Zk
NFPL088 Metody statistické fyziky   2/1 Z+Zk
NFPL085 Elektronová teorie pevných látek   2/0 Zk
NFPL087 Seminář řešení fyzikálních problémů   0/2 Z
NFPL086 Experimentální metody fyziky kondenzovaného stavu   2/2 Zk

Povinně výběrové předměty

kód Předmět ZS LS
NFPL082 Magnetismus a elektronová struktura kovových systémů   2/0 Zk
NFPL120 Moderní problémy fyziky materiálů   2/0 Zk
NFPL063 Pokročilá kvantová teorie s aplikacemi ve fyzice kondenzovaných látek   2/1 Zk
NFPL093 Vybrané kapitoly z teorie a metodiky magnetické rezonance   2/0 Zk
NFPL128 Vybrané partie z pozitronové anihilační spektroskopie   1/1 Z+Zk
NFPL178 Supratekutost a Boseova-Einsteinova kondenzace   2/1 Z+Zk
NFPL195 Vybrané partie fyziky nízkých teplot   2/0 Zk
NFPL066 Pokročilé metody a aktuální témata ze strukturní analýzy   2/0 Z

Volitelné předměty

kód Předmět ZS LS
NFPL073 Využití rozptylu neutronů v materiálovém výzkumu   2/0 Zk
NFPL154 Neutronové a synchrotronové záření v magnetických látkách   2/2 Z+Zk
NFPL072 Systémy s korelovanými f-elektrony   2/0 Zk
NFPL076 Metody studia interakcí v magnetických systémech   2/0 Zk
NFPL013 Rozptyl rtg záření na tenkých vrstvách   2/0 Zk
NFPL158 Magnetické struktury   2/0 Zk
NFPL159 Moderní materiály s aplikačním potenciálem   2/0 Zk
NFPL174 Základy mechaniky tekutin a turbulence   2/0 Zk
NFPL197 Základy mechaniky kontinua a teorie dislokací   2/0 Zk
NFPL198 Teorie poruch krystalu   2/0 Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

Jsou kladeny otázky širšího zaměření a jejich úkolem je prověřit schopnost posluchače orientovat se v dané problematice.

I. Širší základ

I.1. Kvantověmechanický popis atomů a kondenzovaných látek
I.2. Systémy mnoha částic
I.3. Elektronové stavy v atomech a kondenzovaných látkách
I.4. Interakce kvantového systému s elektromagnetickým zářením
I.5. Klasické a kvantové statistické soubory
I.6. Termodynamické veličiny
I.7. Ideální, klasické a kvantové plyny
I.8. Fermiony a bosony při nízkých teplotách
I.9. Fázové přechody
I.10. Nerovnovážné procesy v kondenzovaných látkách

II. Pokročilé partie oboru

II.1. Struktura a mikrostruktura kondenzovaných systémů
II.2. Fonony
II.3. Elektronová a atomová struktura a interakce v kondenzovaných systémech
II.4. Kovy a polovodiče
II.5. Dielektrika a feroelektrika
II.6. Magnetismus
II.7. Fyzika kondenzovaných systémů při nízkých teplotách, supravodivost a supratekutost

III. Specializace
Otázky z předmětu specializace budou navrženy školitelem. Komise vybírá jednu z alespoň tří navržených otázek.

Doporučená literatura

Ashcroft, N. W., Mermin, N. D.: Solid State Physics. Sounders Coll. Publishing, Philadelphia, 1988.
Barbara, B., Gignoux, D., Vettier, C.: Lectures on Modern Magnetism. Springer–Verlag, Berlin, 1988.
Buschow, K. H. J., Cahn, R. W., Flemings, M. C., Ilschner, B., Kramer, E. J., Mahajan, S.: The Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Pergamon Press, Oxford, 2001.
Cahn, E. W., Lifshin, E.: Concise Encyclopedia of Materials Characterization. Pergamon Press, Oxford, 1993.
Ibach, H., Luth, H.: Solid–State Physics. Springer–Verlag, Berlin, 1991.
Kittel, C.: Úvod do fyziky pevných látek. Academia, Praha, 1985.
Kratochvíl, P., Lukáč, P., Sprušil, B.: Úvod do fyziky kovů I. SNTL, Praha, 1984.
Kužel, R., Saxlová, M., Šternberk, J.: Úvod do fyziky kovů II. SNTL, Praha, 1985.
Šafrata, R. a kol.: Fyzika nízkých teplot. Matfyzpress, Praha, 1998.
Valvoda, V., Polcarová, M., Lukáč, P.: Základy strukturní analýzy. Karolinum, Praha, 1992.
Ziman, J. M.: Principles of the Theory of Solids. Cambridge University Press, Cambridge, 1965.

4F4 Biofyzika, chemická a makromolekulární fyzika

Rada doktorského studijního oboru 4F4

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f4 .

Spolupracující ústavy

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i.
Vídeňská 1083, 142 20 Praha 4
http://www.biomed.cas.cz/fgu/
Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i.
Vídeňská 1083, 142 20 Praha 4 – Krč
http://www.biomed.cas.cz/mbu/cz/
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Chaberská 57, 182 51 Praha 8
http://www.ufe.cz/
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i.
Dolejškova 2155/3, 182 23 Praha 8
http://www.jh-inst.cas.cz/www/indexcz.php?…
Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i.
Heyrovského nám. 2, 162 06 Praha 6
http://www.imc.cas.cz/
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v.v.i.
Flemingovo nám. 2, 166 10 Praha 6
http://www.uochb.cas.cz/…ture/31.html?…

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f4 .

Domovská stránka rady doktorského studijního oboru 4F4

http://biomolecules.mff.cuni.cz/4F4

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NBCM198 Elektrické vlastnosti molekulárních materiálů a systémů   2/0 Zk
NBCM091 Seminář z fyziky polymerů   0/2 Z 0/2 Z
NBCM058 Relaxační chování polymerů   2/0 Zk
NBCM076 Teorie polymerních struktur   2/0 Zk
NBCM097 Spektroskopie povrchem zesíleného Ramanova rozptylu   2/0 Zk
NBCM301 Seminář pro doktorandy — aktuální problémy molekulární biologie   0/2 Z 0/2 Z
NBCM304 Molekulární mechanismy membránového transportu   2/0 Zk
NBCM313 Moderní metody měření a analýzy dat v časově rozlišené fluorescenční spektroskopii   2/0 Zk
NBCM317 Pokročilá molekulární spektroskopie   1/1 Z+Zk
NOOE119 Nelineární optická spektroskopie   2/0 Zk
NFPL193 NMR interakce a teorie relaxací   2/1 Z+Zk
NBCM127 Biofyzikální metody studia fotosyntézy   2/0 Zk
NBCM128 Pokročilé metody molekulární spektroskopie   2/0 Zk
NBCM129 Experimentální technika v optické spektroskopii a radiometrii   2/0 Zk
NBCM130 Seminář optické spektroskopie   0/2 Z
NBCM059 Aplikace nízkoteplotního plazmatu   2/0 Zk
NBCM208 Základy makromolekulární fyziky   3/0 Zk
NBCM066 Základy makromolekulární chemie   2/1 Z+Zk
NBCM228 Polymery pro aplikace ve fotonice a optoelektronice   2/0 Zk
NBCM012 Biochemie   3/0 Zk
NBCM023 Význam a funkce kovových iontů v biologických systémech   2/0 Zk
NBCM305 Optické senzory   2/0 Zk
NBCM316 Počítačové modelování biomolekul   1/2 Z+Zk 1/2 Z+Zk
NFPL179 Kvantový popis NMR   2/1 Z+Zk 2/1 Z+Zk
NFPL186 Seminář spektroskopie NMR vysokého rozlišení   0/2 Z 0/2 Z
NBCM046 Teoretický seminář chemické fyziky   0/1 Z 0/1 Z
NBCM055 Molekulární simulace v chemické fyzice   2/1 Z+Zk 2/1 Z+Zk
NBCM200 Studijní seminář plazmových polymerů   0/2 Z 0/2 Z
NBCM201 Jaderná magnetická rezonance biomolekul a makromolekulár. systémů   2/0 Zk
NBCM039 Kvantová teorie molekul   3/2 Z+Zk
NBCM098 Rentgenová strukturní analýza biomolekul a makromolekul   2/0 Zk
NBCM041 Základy teorie přenosu energie v molekulárních systémech I   2/0 Zk
NBCM300 Seminář pro doktorandy — struktura a spektroskopie biomolekul   0/2 Z 0/2 Z

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Předpokládají se dobré znalosti obecných fyzikálních pojmů a zákonitostí v rozsahu stanoveném pro ústní část státní závěrečné zkoušky na bakalářském studijním programu Fyzika, obor Obecná fyzika a pro požadavky k ústní části státní závěrečné zkoušky na magisterském studijním programu Fyzika, obory Biofyzika a chemická fyzika a Fyzika kondenzovaných soustav a materiálů, studijní plán Fyzika makromolekulárních látek, na MFF UK v Praze. Otázky z této oblasti se jako hlavní otázky nekladou, mohou však být položeny jako otázky doplňkové v souvislosti s odpověďmi na otázky z dalších částí požadavků.

II. Pokročilé partie oboru

II.1. Kvantová teorie a statistická fyzika molekulových soustav
Hlavní metody kvantově–chemických výpočtů molekul. Atomové a molekulové orbitaly. π–elektronová aproximace a Hückelova metoda. Hartreeho–Fockovy rovnice a Roothaanovy rovnice. Korelace elektronů, korelační energie. Konfigurační interakce. Vázané klastry a poruchové metody výpočtu korelační energie. Metody funkcionálu hustoty. Výpočty slabých mezimolekulárních interakcí. Vibrační stavy molekul. Metody výpočtu elektronových spekter. Termodynamické potenciály. Termodynamické věty. Statistické soubory, základní statistická rozdělení. Základní zákony rovnovážné i nerovnovážné statistické fyziky. Liouvilleova rovnice, Boltzmannova rovnice, Pauliho kinetická rovnice, zobecněné řídicí rovnice. Molekulární simulace, empirické potenciály, metody Monte Carlo, molekulová dynamika. Chemická kinetika. Elektrochemie.

II.2. Fyzika a chemie molekulových struktur
Síly určující strukturní organizaci molekul, konformace, fázové stavy a přechody v molekulárních systémech (roztoky, polymery, molekulové a kapalné krystaly, tenké vrstvy, biopolymery a membránové systémy). Fyzika a chemie bílkovin a nukleových kyselin (chemická stavba, prostorová struktura, tvorba komplexů, biologická funkce). Stavba buněk a hlavní molekulární pochody na buněčné úrovni. Fotofyzika a transportní jevy v polymerech.

II.3. Experimentální metody
Interakce elektromagnetického pole s molekulárními a biologickými strukturami (šířka a tvar spektrálních čar, relaxační procesy). Stanovení struktury molekulárních a biologických systémů (difrakce rtg. záření a neutronů, elektronová mikroskopie). Využití metod magnetické resonance (ESR, NMR, spinové sondy a značky, echo metody, určování struktur 2D metodami). Metody pružného a dynamického rozptylu světla pro stanovení struktury a pohybového stavu molekulárních objektů. Využití optické spektroskopie pro studium struktury, interakcí a dynamiky procesů přenosu energie a náboje v molekulárních a biologických systémech (vibrační IR spektroskopie, UV – VIS absorpční a emisní spektroskopie, metody vysokého časového a spektrálního rozlišení, polarizační efekty, optické chiroptické metody, Ramanův rozptyl, nelineární optické metody). Využití elektrických a dielektrických metod.

III. Specializace
Témata jsou zadávána individuálně školitelem v souladu se studijním plánem.

Doporučená literatura

Blankenship, R. E.: Molecular Mechanisms of Photosynthesis. Blackwell Science, Oxford, 2002.
Cantor, C. R., Schimmel, P. R.: Biophysical Chemistry, vol. I, II, III. W. H. Freeman & Co., San Francisco, 1980 (rusky: Biofizičeskaja chimija. Mir, Moskva, 1984).
Davydov, A. S.: Kvantová mechanika. SPN, Praha, 1978.
Demtröder, W.: Laser Spectroscopy. Springer, Berlin, 2005.
Guillet, J.: Polymer Photophysics and Photochemistry. Cambridge University Press, Cambridge, 1985 (rusky: Fotofizika i fotochimija polimerov. Mir, Moskva, 1988).
Kao, K. C., Hwang, W.: Electrical Transport In Solids, vol. 1,2. Pergamon Press, Oxford, 1981 (rusky: Perenos elektronov v tverdych telach. Mir, Moskva, 1984).
Klíma, J., Šimurda, M.: Sbírka problémů z kvantové teorie. Academia, Praha, 2006.
Prosser, V. a kol.: Experimentální metody biofyziky. Academia, Praha, 1989.
Skála, L.: Kvantová teorie molekul. Karolinum, Praha, 1995.
Skála, L.: Úvod do kvantové mechaniky. Academia, Praha, 2005.
Sperling, L. H.: Introduction to Physical Polymer Science. Wiley, New York, 1986.

4F5 Fyzika povrchů a rozhraní

Rada doktorského studijního oboru 4F5

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f5 .

Spolupracující ústavy

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Chaberská 57, 182 51 Praha 8
http://www.ufe.cz/
Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v.v.i.
Dolejškova 2155/3, 182 23 Praha 8
http://www.jh-inst.cas.cz/www/indexcz.php?…

Domovská stránka rady doktorského studijního oboru 4F5

http://physics.mff.cuni.cz/kfpp/f5/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f5 .

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NEVF514 Fyzika povrchů   2/0 Zk
NEVF515 Metody fyziky povrchů a tenkých vrstev I   2/0 Zk
NEVF516 Metody fyziky povrchů a tenkých vrstev II   2/0 Zk
NEVF517 Seminář fyziky povrchů a tenkých vrstev   0/2 Z

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Elektromagnetické pole. Fotony. Vlnová funkce. Relace neurčitosti. Schrödingerova rovnice a její řešení v jednoduchých případech. Přibližné metody kvantové teorie. Elektron v periodickém prostředí, pásová struktura. Chemická vazba. Termodynamické potenciály, rovnováha, fázové pravidlo, fázové přechody. Statistická rozdělení, vztah termodynamických a statistických veličin, entropie. Náhodné procesy, fluktuace, jejich charakteristiky. Krystalografie a struktura pevných látek, typy vazeb. Elektronová struktura pevných látek, typy vazeb. Transportní jevy, rovnice kontinuity, difúzní rovnice, relaxační doby, mechanismy rozptylu. Fonony.

II. Fyzikální základy oboru
Objemové a povrchové procesy ve vakuových systémech, vypařování a kondenzace, interakce plynu s pevnou látkou (povrchová, objemová), čerpací proces, mezní tlak. Fyzikální principy metod získávání a měření nízkých tlaků. Pohyb nabitých částic v elektrických a magnetických polích, základní elektronově iontové optické soustavy. Hmotová spektroskopie. Rozhraní dvou pevných látek (kov–kov, kov–polovodič, polovodič–polovodič), elektronické procesy na rozhraních, fyzikální principy a funkce elektronických prvků. Povrch pevné látky (struktura, čistota, jevy rekonstrukce a relaxace), elektronová struktura povrchu (kovy a polovodiče), povrchové stavy, ohyb pásů, výstupní práce. Fyzikální jevy na površích (adsorpce; emise nabitých částic — termoemise, termiontová emise, povrchová ionizace, tunelová emise, ionizace v silném poli, fotoemise; interakce záření a částic s pevnou látkou). Teorie růstu tenkých vrstev, epitaxe. Vlastnosti tenkých vrstev, transport tenkou vrstvou.

III. Experimentální metody fyziky povrchů, tenkých vrstev a rozhraní
Vytváření definovaných povrchů a tenkých vrstev, základní metody a techniky. Metody analýzy povrchů, tenkých vrstev a rozhraní (mikroskopie — TEM, SEM, FEM, FIM, STM, elektronové a iontové spektroskopie — AES, XPS, APS,…, difrakční metody — LEED, RHEED, rtg).

Doporučená literatura

Anselm, A. I.: Úvod do teorie polovodičů. Academia, Praha, 1967.
Bechstedt, F.: Principles of Surface Physics. Springer–Verlag, Berlin, 2003.
Eckertová, L. a kol.: Fyzikální elektronika pevných látek. Univerzita Karlova, Praha, 1992.
Eckertová, L. a kol.: Metody analýzy povrchů, elektronová mikroskopie a difrakce. Academia, Praha, 1996.
Eckertová, L. a kol.: Metody analýzy povrchů, elektronová spektroskopie. Academia, Praha, 1990.
Eckertová, L.: Physics of thin films. SPN – Plenum Press, New York – Praha, 1986.
Frank, L. a kol.: Metody analýzy povrchů, iontové, sondové a speciální metody. Academia, Praha, 2002.
Groszkowski, J.: Technika vysokého vakua. SNTL, Praha, 1981.
Kittel, Ch.: Úvod do fyziky pevných látek. Academia, Praha, 1985.
Pátý, L.: Fyzika nízkých tlaků. Academia, Praha, 1968.
Zangwill, A.: Physics at surfaces. Cambridge University Press, Cambridge, 1988.

4F6 Kvantová optika a optoelektronika

Rada doktorského studijního oboru 4F6

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f6 .

Spolupracující ústavy

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Chaberská 57, 182 51 Praha 8
http://www.ufe.cz/

Domovská stránka rady doktorského studijního oboru 4F6

http://physics.mff.cuni.cz/…/ooe/4F6.htm

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f6 .

Poskytovaná výuka

Povinné předměty:

kód Předmět ZS LS
NOOE100 Doktorský seminář kvantové optiky a optoelektroniky   0/2 Z 0/2 Z

Povinně volitelné předměty (min. 15 kreditů za první tři semestry studia z těchto předmětů, eventuálně z dalších, doporučených RDSO):

kód Předmět ZS LS
NFPL182 Teorie pevných látek   4/2 Z+Zk
NTMF002 Pokročilá kvantová teorie   3/1 Z+Zk
NOOE119 Nelineární optická spektroskopie   2/0 Zk
NBCM067 Kvantová optika I   2/1 Z+Zk
NBCM093 Kvantová optika II   2/1 Z+Zk
NOOE068 Dynamické vlastnosti laseru   2/0 Zk
NOOE111 Použití ultrakrátkých optických pulsů ve spektroskopii   2/0 Zk
NOOE069 Laserová spektroskopie polovodičových nanokrystalů   2/1 Z+Zk
NOOE121 Metody laserové spektroskopie v polovodičové spintronice   2/0 Zk 2/0 Zk
NOOE110 Polovodičová luminiscence a její aplikace   2/0 Zk
NOOE009 Optické vlastnosti pevných látek a optoelektronika   2/0 Zk
NOOE112 Optické interakce v periodických anizotropních strukturách   2/0 Zk
NOOE070 Optika nanomateriálů a nanostruktur   2/0 Zk
NOOE109 Polovodičová fotonika   2/0 Zk
NOOE108 Polovodičová optoelektronika   2/0 Zk
NOOE003 Optoelektronické materiály a technologie   2/0 Zk
NOOE107 Detekce a detektory záření   2/0 Zk
NOOE047 Integrovaná optika   2/0 Zk
NOOE049 Holografie   2/0 Zk
NBCM305 Optické senzory   2/0 Zk
NOOE113 Laserová metrologie   2/0 Zk
NOOE029 Mikrodutiny   2/0 Zk
NOOE130 Rentgenové lasery a rentgenová optika   2/0 Zk
NOOE125 Spektroskopie v terahertzové spektrální oblasti   2/0 Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Základní pojmy a zákony klasické a kvantové fyziky. Makroskopický a mikroskopický popis fyzikálních jevů. Symetrie a její role ve fyzice. Základní pojmy a zákony rovnovážné a nerovnovážné statistické fyziky. Základy nelineární fyziky. Optické experimenty fundamentálního významu pro fyziku.

II. Pokročilé partie oboru

II.1. Vlnová a kvantová optika
Způsoby popisu optického pole (přiblížení paprskové, vlnové a kvantové optiky). Gaussovské svazky. Fourierovská optika. Koherence. Interference. Základy holografie. Difrakce. Teorie optického zobrazení. Vedené vlny a optické vlnovody. Odezva kvantového systému na optické pole. Lineární a nelineární optika. Kvantování optického pole. Interakce optického záření s látkou: emise, absorpce, rozptyly — semiklasický a úplný kvantový popis. Koherenční a statistické vlastnosti optických polí (neklasické stavy optických polí). Kvantová teorie koherence.

II.2. Laserová fyzika
Laserové generátory a zesilovače. Optické rezonátory. Módy laseru. Typy laseru podle režimu činnosti a aktivního prostředí. Klasický, semiklasický a úplný kvantový popis laseru, řešení rovnic laseru. Dynamické vlastnosti laseru. Frekvenční, časové, prostorové a výkonové parametry záření laseru. Laserové systémy s extrémními parametry generovaného záření. Nelineární optické systémy pro účinnou transformaci frekvence generovaného záření.

II.3. Optoelektronika
Pásová teorie. Brillouionova zóna. Blochovy funkce. Hustota stavů. Kvazičástice v pevných látkách. Optické přechody. Polovodičové nanostruktury. Vodivost, Boltzmannova rovnice, rozptylové mechanismy, Hallův jev, magnetorezistence. Kvantový Hallův jev. Fotovodivost, luminiscence. Polovodičové detektory. Luminiscenční diody a lasery. Optické modulátory. Heterostruktury. Integrovaná optika. Základy technologie polovodičových systémů.

III. Speciální část
Pokládá se jedna ze tří otázek, které předem navrhuje školitel podle užšího zaměření studenta. Součástí této části je také diskuse tezí doktorské práce, které předloží student v písemné podobě v rozsahu několika stran.

Doporučená literatura

Born, M., Wolf, E.: Principles of Optics. Pergamon Press, Oxford, 1980.
Boyd, R. W.: Nonlinear Optics. Academic Press, San Diego, USA, 1992.
Davis, J. H.: The Physics of Low–Dimensional Semiconductors. Cambridge University Press, Cambridge, 2000.
Haken, H.: Light, vol. 1, 2. North–Holland, Amsterdam, 1981/5.
Cheo, P. K.: Fiber Optics and Optoelectronics. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New York, 1985.
Kittel, C.: Quantum Theory of Solids. Wiley, New York, 1967.
Klingshirn, C. L.: Semiconductor Optics. Springer Verlag, Berlin, 1997.
Loudon, R.: The Quantum Theory of Light. Oxford University Press, Oxford, 2000.
Mandel, L., Wolf, E.: Optical Coherence and Quantum Optics. Cambridge University Press, Cambridge, 1995.
Peřina, J.: Quantum Statistics of Linear and Nonlinear Optical Phenomena. Reidel, Dodrecht, 1991.
Saleh, B. E. A., Teich, M. C.: Základy fotoniky I–IV. Matfyzpress, Praha, 1994–96.
Seeger, K.: Semiconductor Physics. Springer–Verlag, Berlin, 1982.
Klingshirn, C. F.: Semiconductor Optics. Springer–Verlag, Berlin, 2012.
Pelant I., Valenta J.: Luminiscenční spektroskopie I a II. Academia, Praha, 2006 a 2010.

4F7 Geofyzika

Rada doktorského studijního oboru 4F7

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f7 .

Spolupracující ústavy

Geofyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Boční II/1401, 141 31 Praha 4 – Spořilov
http://www.ig.cas.cz/
Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i.
V Holešovičkách 41, 182 09, Praha 8
http://www.irsm.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f7 .

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NGEO078 Mechanika kontinua   2/1 Z+Zk
NGEO069 Mechanika kontinua II   2/2 Z+Zk
NGEO005 Fourierova spektrální analýza   2/1 Z+Zk
NGEO029 Přehled geofyziky   2/1 Z+Zk
NGEO017 Tíhové pole a tvar Země   2/1 Z+Zk
NGEO082 Seismologie   2/1 Z+Zk
NGEO074 Fyzika zemětřesného zdroje   2/1 Z+Zk
NGEO080 Geomagnetismus a geoelektřina   3/1 Z+Zk
NGEO079 Geomagnetismus a geoelektřina II   2/0 Zk
NGEO022 Numerické metody ve Fortranu   3/1 Z+Zk
NGEO002 Šíření seismických vln   2/1 Z+Zk
NGEO057 Metody zpracování geofyzikálních dat   2/1 Z+Zk
NGEO015 Geotermika a radioaktivita Země   2/1 Z+Zk
NGEO076 Obrácené úlohy a modelování ve fyzice   2/0 Zk
NGEO081 Obrácené úlohy a modelování v geofyzice   2/2 Z+Zk
NGEO016 Stavba Země   3/0 Zk
NGEO084 Geodynamický seminář   0/2 Z 0/2 Z
NGEO083 Seismický seminář   0/3 Z 0/3 Z
NGEO032 Paprskové metody v seismice   2/1 Z+Zk
NDGF015 Dynamika pláště a litosféry pro doktorandy   2/0 Zk 2/0 Zk
NDGF014 Geomagnetismus a geoelektřina pro doktorandy   2/0 Zk 2/1 Z+Zk
NDGF013 Mechanika kontinua pro doktorandy   2/0 Zk
NDGF018 Okrajové úlohy pro určení tíhového pole a tvaru Země pro doktorandy   2/0 Zk 2/0 Zk
NDGF012 Rotace Země pro doktorandy   2/0 Zk 2/0 Zk
NDGF016 Seismologie pro doktorandy   2/0 Zk 2/1 Z+Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Předpokládají se znalosti obecných fyzikálních zákonitostí a pojmů. Znalosti z mechaniky hmotných bodů a tuhého tělesa, teorie potenciálu, mechaniky kontinua, šíření elastických vln, základy teorie elektromagnetického pole a termodynamiky budou zkoušeny především v rámci otázek z předmětů profilujících obor.

II. Pokročilé partie oboru

II.1. Povinná část

II.1.1 Základy geofyziky
Pohyby Země. Tíhové pole, tíhová měření a jejich redukce. Zemské slapy. Základní údaje o zemětřeseních. Seismicita Země. Šíření seismických vln. Popis magnetického pole Země, hlavní geomagnetické pole, variace. Paleomagnetismus. Zdroje a šíření tepla v Zemi. Konvekce v zemském plášti. Stáří hornin.

II.1.2 Stavba Země
Vlastní kmity Země a seismický referenční model. Průběh teploty, elektrické vodivosti a viskozity, fázové přechody v Zemi. Globální třírozměrné modely založené na seismické tomografii. Kontinentální drift, rozšiřování oceánského dna, desková tektonika.

II.2. Volitelná část
Doktorand volí jeden z následujících bloků:

II.2.1 Tíhové pole a tvar Země
Rotace Země a její časové změny. Rozvoj tíhového potenciálu. Geoid, sféroid, referenční elipsoid. Absolutní a relativní tíhová měření. Tíhové anomálie. Izostaze. Studium gravitačního pole Země pomocí umělých družic. Určování tvaru skutečného povrchu Země. Teorie zemských slapů.

II.2.2 Seismologie
Typy zemětřesení a jejich geografické rozložení. Makroseismická intenzita, magnitudo a energie zemětřesení. Fyzika zemětřesného ohniska. Seismicita. Seismické vlny, teorie jejich šíření. Seismické přístroje a observatoře. Strukturální seismologie.

II.2.3 Geomagnetismus a geoelektřina
Základní charakteristiky elektromagnetického pole Země a jeho časových změn. Paleomagnetismus. Studium elektrické vodivosti v zemské kůře a plášti. Dynamová teorie buzení magnetického pole Země. Fyzika ionosféry a magnetosféry.

II.2.4 Geodynamika
Energetická bilance Země. Reologie pláště a litosféry. Vyjádření zákonů zachování hmoty, hybnosti, momentu hybnosti a energie pro pohybující se kontinuum. Numerické modely konvekce v plášti. Postglaciální výzdvih. Dynamický geoid.

Doporučená literatura

Aki, P. K., Richards, P.: Quantitative Seismology. University Science Books, Sausalito, 2002.
Brokešová, J.: Asymptotic Ray Method in Seismology. A Tutorial. Matfyz Press, Praha, 2008.
Červený, V.: Seismic Ray Theory. Cambridge University Press, Cambridge, 2001.
Dahlen, F. A., Tromp, J.: Theoretical Global Seismology. Princeton University Press, Princeton, 1998.
Fowler, C. M. R.: The Solid Earth. Cambridge University Press, Cambridge, 1990.
Lay, T., Wallace, T. C.: Modern Global Seismology. Academic Press, New York, 1995.
Merrill, R. T., McElhinny, M. W., McFadden, P. L.: The Magnetic Field of the Earth. Academic Press, San Diego, 1998.
Novotný, O.: Motions, Gravity Field and Figure of the Earth. UFBA, Salvador, Bahia, 1998.
Shearer, P. M.: Introduction to Seismology. Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
Schubert, G. (ed.): Treatise on Geophysics. Elsevier, Amsterdam, 2007.
Schubert, G., Turcotte, D. L., Olson, P.: Mantle Convection in the Earth and Planets. Cambridge University Press, Cambridge, 2001.

4F8 Meteorologie a klimatologie

Rada doktorského studijního oboru 4F8

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f8 .

Spolupracující ústavy

Český hydrometeorologický ústav
Na Šabatce 17, 143 06 Praha 4
http://www.chmu.cz/
Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v.v.i.
Boční II/1401, 141 31 Praha 4
http://www.ufa.cas.cz/
Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i.
Dolejškova 1402/5, 182 00 Praha 8
http://www.it.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f8 .

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NMET501 Radičně aktivní plyny v atmosféře   2/0 Zk
NMET502 Matematické modelování dějů v atmosféře   2/0 Zk
NMET503 Vybrané partie z dynamické meteorologie   2/0 Zk
NMET504 Transport znečištění v atmosféře   2/0 Zk
NMET505 Atmosférické aerosoly   2/0 Zk
NMET506 Expertní systémy v meteorologii   2/0 Zk
NMET507 Prediktabilita atmosférických procesů   2/0 Zk
NMET508 Numerické předpovědní metody   2/0 Zk
NMET509 Dynamika systému oceán — atmosféra   2/0 Zk
NMET510 Stratosféra a mezosféra   2/0 Zk
NMET511 Aplikovaná fyzika oblaků a srážek   2/0 Zk
NMET512 Využití vícerozměrných statistických metod v meteorol. a klimat.   2/0 Zk
NMET513 Seminář o aktuálních otázkách meteorologie   0/1 Z 0/1 Z
NMET514 Klimatologický seminář   0/2 Z
NMET515 Seminář z dynamické a synoptické meteorologie   0/2 Z
NMET517 Vybrané partie geofyzikální hydrodynamiky   2/0 Zk
NMET518 Scénáře změny klimatu   2/0 Zk
NMET519 Modelování klimatických změn   2/0 Zk
NMET520 Aktuální otázky synoptické klimatologie   2/0 Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Předpokládá se znalost obecných zákonitostí a pojmů z fyziky. Znalosti z okruhu mechanika, molekulová fyzika a termika, termodynamika a optika budou zkoušeny především v rámci otázek z předmětů profilujících obor.

II. Pokročilé partie oboru

II.1. Povinná část

II.1.1 Dynamická meteorologie
Termodynamika otevřených a uzavřených systémů, fázové přechody. Typy atmosférického proudění, interpretace ageostrofických složek, proudová funkce a divergenční potenciál. Teorie tlakových změn, interpretace základních rovnic dynamiky atmosféry, teorém potenciální vorticity, cirkulační teorémy, gravitační a inerční oscilace, vlny v zonálním proudění, baroklinní instabilita, transformace energie v atmosféře, prediktabilita atmosférických dějů, cirkulace v různých atmosférických měřítkách.

II.1.2 Synoptická meteorologie
Objektivní analýza polí meteorologických prvků, využití numerických předpovědních metod v prognóze počasí, zvlášnosti synoptických procesů nad střední Evropou, statistický postprocessing, předpovědi nebezpečných jevů a stavů, regionální vlivy na atmosférické fronty a na počasí uvnitř vzduchových hmot.

II.1.3 Mezní vrstva atmosféry
Turbulence v atmosféře, transformace kinetické energie v mezní vrstvě, řešení problému uzávěru, modely turbulence, Moninova a Obuchovova teorie podobnosti, stabilitní parametry, interakce mezi zemským povrchem a atmosférou, proudění přes horské překážky, transport a reakce znečišťujících příměsí v atmosféře.

II.1.4 Klimatologie
Klimatický systém, zpětné vazby, prediktabilita klimatu. Fyzikální a chemické procesy v klimatickém systému, horizontální a vertikální struktura atmosférické a oceánské cirkulace, interakce mezi atmosférou a oceánem. Variabilita v klimatickém systému, cirkulační indexy, módy variability. Struktura klimatických modelů, globální cirkulační modely, modely na omezené oblasti. Vlivy antropogenní činnosti na klimatický systém.

II.2. Volitelná část
Doktorand si vybere jeden z uvedených předmětů:

II.2.1 Numerické předpovědní metody
Typy parciálních diferenciálních rovnic používaných při formulaci meteorologických modelů (hyperbolické, parabolické a eliptické rovnice včetně okrajových úloh). Rovnice mělké vody, baroklinní modely. Matematická formulace meteorologických předpovědí, celokoulové modely a modely na omezené oblasti. Numerické řešení rovnic atmosférické dynamiky.

II.2.2 Fyzika oblaků a srážek
Fyzikální vlastnosti oblačných a srážkových částic, mikrofyzikální procesy v oblacích, dynamika vrstevnatých a konvekčních oblaků, mezosynoptické konvekční systémy, chemie oblaků a srážek, oblačná elektřina, využití meteorologických radiolokátorů při měření srážek.

II.2.3 Atmosférická optika a akustika
Rozptyl a absorpce elektromagnetického záření v atmosféře, výklad základních optických a akustických jevů v atmosféře, meteorologická aplikace radarů, sodarů a metod dálkového průzkumu.

II.2.4 Transport znečišťujících příměsí v atmosféře
Znečišťující příměsi a jejich zdroje, rozptyl znečištění, depozice na zemském povrchu, vymývání srážkami, základy chemismu atmosféry, chemie ozónu, monitoring znečištění ovzduší, metody měření emisí, modely šíření znečišťujících příměsí v různých prostorových měřítkách, ekologické důsledky znečišťování ovzduší.

II.2.5 Vyšší vrstvy atmosféry
Teplotní a chemická struktura stratosféry. Cirkulace ve stratosféře. Ozónová vrstva a její vývoj. Výměna mezi troposférou a stratosférou, role vlnových procesů. Role stratosféry v troposférických procesech. Vliv vulkanických erupcí a sluneční aktivity na stratosféru. Mezosféra, základní pojmy a procesy.

Doporučená literatura

Andrews, D. G., Holton, J. R., Leovy, C. B.: Middle Atmosphere Dynamics. Academic Press, New York, 1987.
Bigg, G. R.: The Oceans and Climate. Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
Cotton, W. R., Anthes, R. A.: Storm and Cloud–Dynamics. Int. Geoph. Series, vol. 44, Academic Press, New York, 1989.
Curry, J. A., Webster, P. J.: Thermodynamics of Atmospheres and Oceans. Academic Press, New York, 1999.
Drikakis, D., Rider, W.: High–Resolution Methods for Incompressible and Low–Speed Flows. Springer, Berlin, 2005.
Dutton, J. A.: Dynamics of Atmospheric Motion. Dover, New York, 1995.
Holton, J. R.: The Dynamic Meteorology of the Stratosphere and Mesosphere. Am. Met. Soc., Boston, 1975.
Houze Jr., R. A.: Cloud Dynamics. International Geophysics Series, vol. 53, Academic Press, New York, 1993.
Jacobson, M. Z.: Fundamentals of Atmospheric Modeling. Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
McGuffie, K., Henderson–Sellers, A.: A Climate Modelling Primer. John Wiley & Sons, New York, 1999.
Mesinger, F., Arakawa, A.: A Numerical Methods Used in Atmospheric Models. WMO–GARP Publications Series, no. 17, 1976.
Pedlosky, J.: Geophysical Fluid Dynamics. Springer–Verlag, Berlin, 1995.
Pechala, F., Bednář, J.: Příručka dynamické meteorologie. Academia, Praha, 1991.
Peixoto, J. P., Oort, A. H.: Physics of Climate. American Inst. of Physics, New York, 1992.
Pruppacher, H. R., Klett, J. D.: Microphysics of Clouds and Precipitation. Atmospheric and oceanographic sciences library, vol. 18, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1997.
Rayner, J. N.: Dynamic Climatology. Blackwell Publishers, Inc., Malden, Mass. USA, 2001.
Zverev, A. S.: Synoptická Meteorológia. Alfa–SNTL, Bratislava–Praha, 1986.

4F9 Subjaderná fyzika

Rada doktorského studijního oboru 4F9

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f9 .

Spolupracující ústavy

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Ústav jaderné fyziky AV ČR, v.v.i.
Husinec – Řež č. p. 130, PSČ 250 68
http://www.ujf.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f9 .

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NJSF091 Seminář částicové a jaderné fyziky I   0/2 Z
NJSF092 Seminář částicové a jaderné fyziky II   0/2 Z
NJSF072 Elektroslabé interakce II   2/1 Zk
NJSF086 Kvarky, partony a kvantová chromodynamika   2/2 Z+Zk
NJSF085 Základy teorie elektroslabých interakcí   2/2 Z+Zk
NJSF075 Detektory pro fyziku vysokých energií   2/0 Zk
NJSF082 Vybrané partie teorie kvantovaných polí I   3/0 Zk
NJSF083 Vybrané partie teorie kvantovaných polí II   3/0 Zk
NJSF068 Kvantová teorie pole I   4/2 Z+Zk
NJSF069 Kvantová teorie pole II   4/2 Z+Zk
NJSF030 Kvantová teorie pole při konečné teplotě   2/0 Zk
NJSF071 Úvod do supersymetrie   2/1 Zk
NJSF073 Experimentální prověrka standardního modelu   2/1 Z+Zk
NJSF060 Kvantová teorie pole I   4/2 Z+Zk
NJSF061 Kvantová teorie pole II   4/2 Z+Zk
NJSF084 Chirální symetrie silných interakcí   2/0 Zk
NJSF101 Polovodičové detektory v jaderné a subjaderné fyzice.   2/0 Zk
NJSF102 Jaderná astrofyzika   2/0 Zk
NJSF112 Jaderné procesy ve vesmíru   2/0 Zk
NJSF125 Seminář teoretické částicové fyziky I   0/2 Z
NJSF126 Seminář teoretické částicové fyziky II   0/2 Z
NJSF129 Pokročilé koncepty symetrie   2/2 Zk
NJSF130 Kosmické záření   2/0 Zk
NJSF139 Částicová fyzika za standardním modelem I   2/1 Zk
NJSF140 Částicová fyzika za standardním modelem II   2/1 Zk
NJSF141 Zpracování experimentálních dat   2/0 Zk
NJSF143 Statistické metody ve fyzice vysokých energií   2/0 Zk
NJSF195 Silná interakce při vysokých energiích   2/0 Zk
NJSF079 Kvantová teorie pole III   4/2 Z+Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ
Formální schema a základní postuláty kvantové teorie. Relace neurčitosti. Schrödingerova rovnice a její řešení pro jednoduché systémy v rámci nerelativistické kvantové mechaniky. Kvantování a skládání momentu hybnosti. Spin. Přibližné metody. Základy teorie rozptylu. Systémy identických částic. Symetrie v kvantové teorii. Základy speciální teorie relativity. Rovnice relativistické mechaniky a klasické teorie pole. Poincarého grupa. Relativistická kvantová mechanika. Kleinova–Gordonova a Diracova rovnice, jejich řešení pro volné částice a částice v elektromagnetickém poli. Základy kvantové teorie pole. Feynmanovy diagramy. Procesy kvantové elektro–dynamiky v nejnižším řádu. Diagramy s jednou uzavřenou smyčkou. Základní techniky regularizace a renormalizace.

II. Základy subjaderné fyziky
Detekční metody pro registraci elementárních částic. Systematika a měření charakteristik elementárních částic. Geneze současného standardního modelu mikrosvěta z experimentálního hlediska. Urychlovače částic a detektory. Kvarkový model. Partonový model. Evidence pro barvu. Základy kvantové chromodynamiky: interakční lagrangián, běžící vazbová konstanta. Evoluční rovnice. Experimentální testy kvantové chromodynamiky. Teoretické základy a experimentální testy standardního modelu elektroslabých interakcí. Neutrální a nabité proudy. Vlastnosti intermediálních bosonů. Elementární procesy v nejnižším řádu. Narušení CP–invariance. Kobayashi–Maskawova matice. Oscilace neutrin.

Doporučená literatura

Cahn, R., Goldhaber, G.: Experimental foundations of particle physics. Cambridge University Press, Cambridge, 1989.
Ferbel, T.: Experimental techniques in high energy nuclear and particle physics. World Scientific, Singapore, 1991.
Formánek, J.: Úvod do kvantové teorie. Academia, Praha, 2004.
Formánek, J.: Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie pole. Karolinum, Praha, 2000.
Hořejší, J.: Fundamentals of electroweak theory. Karolinum, Praha, 2002.
Cheng, T.–P., Li, L.–F.: Gauge theory of elementary particle physics. Clarendon Press, Oxford, 1984.
Itzykson, C., Zuber, J.–B.: Quantum field theory. McGraw–Hill, New York, 1980.
Leo, W. R.: Techniques for nuclear and particle physics experiments. Springer, Berlin, 1994.
Peskin, M., Schroeder, D.: An Introduction to quantum field theory. Addison–Wesley, Reading, 1995.
Weinberg, S.: The quantum theory of fields I, II. Cambridge University Press, Cambridge, 1995, 1996.
Žáček, J.: Úvod do fyziky elementárních částic. Karolinum, Praha, 2005.
Davídek, T., Leitner, R.: Elementární částice od prvních objevů po současné experimenty. Matfyzpress, Praha, 2012.

4F10 Jaderná fyzika

Rada doktorského studijního oboru 4F10

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f10 .

Spolupracující ústavy

Ústav jaderné fyziky AV ČR, v.v.i.
Husinec – Řež č. p. 130, PSČ 250 68
http://www.ujf.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f10 .

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NJSF024 Jaderné analytické metody   2/0 Zk
NJSF132 Teorie nanoskopických systémů I   2/0 Zk
NJSF133 Teorie nanoskopických systémů II   2/0 Zk
NJSF056 Problém mnoha těles ve struktuře jádra   2/0 Zk
NJSF031 Klasický a kvantový chaos   2/0 Zk
NJSF085 Základy teorie elektroslabých interakcí   2/2 Z+Zk
NJSF086 Kvarky, partony a kvantová chromodynamika   2/2 Z+Zk
NMAF020 Pravděpodobnost a matematická statistika   2/1 Zk
NJSF058 Jaderné reakce s těžkými ionty   2/0 Zk
NJSF041 Experimentální a aplikovaná jaderná fyzika   4/0 Zk
NJSF070 Urychlovače nabitých částic   2/0 Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

I. Kvantová teorie
Teorie maločásticových systémů (dvoučásticový a tříčásticový problém v kvantové mechanice). Teorie mnohočásticových systémů, druhé kvantování, soustavy identických částic, variační metody, metoda selfkonzistentního pole. Střední pole a zbytkové interakce, párové korelace, HFB, TDA, RPA. Teorie rozptylu. Poruchové teorie. Relativistické rovnice (Kleinova–Gordonova, Diracova). Kvantová teorie pole (lagranžiány volných a interagujících polí, kvantování polí, interagující pole, S matice, Feynmanovy diagramy, účinné průřezy).

II. Fyzika jádra a jaderných reakcí
Symetrie a zákony zachování v jaderné fyzice. Jaderné síly, malonukleonové systémy (deuteron), charakteristiky jader (rozměry, tvar, typy spekter atd.). Stupně volnosti jaderného pohybu (jednočásticové a kolektivní stupně volnosti — vibrace a rotace jader). Elektromagnetické přechody a momenty v jádře (absolutní a redukovaná pravděpodobnost přechodu, koeficient míchání multipolarit a typů přechodu, konverzní koeficienty). Beta přechody v jádře (spektrum, veličina log ft, helicita vzniklých částic, nezachování parity, V–A teorie, Fermiho a Gamowovy–Tellerovy přechody). Alfa přechody (spektrum, pravděpodobnost alfa přechodů, rozpadové řady). Základní pojmy a mechanizmy jaderných reakcí (účinný průřez ajeho souvislost s S maticí, Lippmannova–Schwingerova rovnice, Bornova řada, reakce jdoucí přes složené jádro, přímé jaderné reakce: PWBA, DWBA, metoda vázaných kanálů, optický model). Štěpení jader a princip jaderných reaktorů. Jaderná astrofyzika.

III. Experimentální metody jaderné fyziky
Průchod nabitých částic, neutronů a fotonů prostředím. Detektory a spektrometry jaderného záření. Měření časových a úhlových korelací. Urychlovače nabitých částic a zdroje neutronů. Základní dozimetrické jednotky a pojmy.

IV. Subjaderná fyzika
Klasifikace částic, vlastnosti jednotlivých skupin částic. Multiplety a supermultiplety mezonů a baryonů. Zákony zachování ve fyzice částic, experimentální testy C, P a T invariance. Partony, pružný a nepružný rozptyl elektronů na hadronech, strukturní funkce. Kvarkový model, vázané stavy kvarků, mezony a baryony. Základní ideje kvantové elektrodynamiky. Slabá interakce (základní ideje standardního modelu). Základní ideje kvantové chromodynamiky.

Doporučená literatura

Formánek, J.: Úvod do kvantové teorie. Academia, Praha, 1983.
Formánek, J.: Úvod do relativistické kvantové mechaniky a kvantové teorie pole 2a a 2b. Karolinum, Praha, 2000.
Greiner, W., Maruhn, J. A.: Nuclear Models. Springer–Verlag, New York, 1996.
Griffiths, D.: Introduction to Elementary Particles. Wiley, New York, 1987.
Heyde, K.: Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics. Institute of Physics Publishing, London, 1994.
Heyde, K.: The Nuclear Shell Model. Springer–Verlag, New York, 1994.
Knoll, G. F.: Radiation Detection and Measurement. Wiley, New York, 2000.
Leo, W. R.: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer–Verlag, New York, 1994.
Mandl, F., Shaw, G.: Quantum Field Theory. Wiley, New York, 1988.
Nilsson, S. G., Ragnarsson, I.: Shapes and Shells in Nuclear Structure. Cambridge University Press, Cambridge, 1995.
Ring, I. P., Schuck, P.: The Nuclear Many–Body Problem. Springer–Verlag, New York, 1980.

4F11 Matematické a počítačové modelování

Anotace oboru

Na rozdíl od jiných programů doktorského studia je obor 4F11 kombinovaný mezi matematikou a fyzikou. Je zaměřen na modelování ve fyzice pevných látek, kapalin, plynů a plazmatu, s aplikacemi ve vědě o materiálech, v chemii, v biologii a v lékařství. Podle tématu doktorské práce se lze věnovat buď kontinuálnímu, částicovému nebo hybridnímu modelování, s akcenty buď v matematice či fyzice. Kontinuální modelování je zaměřeno na studium modelů mechaniky a termodynamiky kontinua jak tekutin (tedy kapalin nebo plynů) tak tuhých látek, či na související matematickou a numerickou analýzu odpovídajících systémů parciálních diferenciálních rovnic a případně na jejich numerické řešení. Částicové a hybridní modelování je zaměřeno na studium makromolekul, tenkých vrstev a povrchů a na studium nízkoteplotního a vysokoteplotního plazmatu v úzké vazbě na experimentální data, často s cílem pomoci při interpretaci získaných experimentálních výsledků a vývoji nových diagnostických metodik.

Rada doktorského studijního oboru 4F11

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f11 .

Spolupracující ústavy

Matematický ústav AV ČR, v.v.i.
Žitná 25, 115 67 Praha 1
http://www.math.cas.cz
Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i.
Dolejškova 1402/5, 182 00 Praha 8
http://www.it.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f11 .

Poskytovaná výuka

Volbu předmětů stanoví student ve spolupráci se školitelem a se souhlasem RDSO. Lze absolvovat jakýkoliv předmět vyučovaný na Univerzitě Karlově v Praze. Nabídka zahrnuje především předměty navazujícího magisterského studia oborů MOD a NUM, které student neabsolvoval během dřívějšího studia.Dále jsou nabízeny tyto předměty:

kód Předmět ZS LS
NMMO561 Regularita řešení Navier-Stokesových rovnic   2/0 Zk
NMMO621 Nelineární diferenciální rovnice a nerovnice pro doktorandy I   2/0 Zk
NMMO622 Nelineární diferenciální rovnice a nerovnice pro doktorandy II   2/0 Zk
NMMA452 Seminář z parciálních diferenciálních rovnic   0/2 Z 0/2 Z
NMMA431 Seminář z diferenciálních rovnic   0/2 Z 0/2 Z
NMMA583 Kvalitativní vlastnosti slabých řešení parciálních diferenciálních rovnic   2/0 Zk
NMMA584 Regularita slabých řešení parciálních diferenciálních rovnic   0/2 Z
NMMA621 Analýza matematických modelů, popisujících pohyb tělesa v tekutině I   2/0 Zk
NMMA622 Analýza matematických modelů, popisujících pohyb tělesa v tekutině II   2/0 Zk
NMMA623 Nové výsledky v teorii Eulerových rovnic   2/0 Zk
NMNV461 Techniky aposteriorního odhadování chyby   2/0 Zk
NMNV462 Numerické modelování problémů elektrotechniky   2/0 Zk
NMNV463 Modelování materiálů — teorie, redukce modelů a efektivní numerické metody   0/2 Z 0/2 Z
NMNV464 Aposteriorní numerická analýza metodou vyvážených toků   2/0 Zk
NMNV561 Bifurkační analýza dynamických systémů 1   2/0 Zk
NNNV562 Bifurkační analýza dynamických systémů 2   2/0 Zk
NMNV627 Moderní algoritmy numerické optimalizace   2/0 Zk
NGEO005 Fourierova spektrální analýza   2/1 Z+Zk
NGEO076 Obrácené úlohy a modelování ve fyzice   2/0 Zk
NGEO102 Inverzní modelování v geodynamice   2/0 Zk
NEVF156 Počítačové modelování ve fyzice plazmatu I   2/0 Zk
NEVF157 Počítačové modelování ve fyzice plazmatu II   1/1 KZ
NEVF160 Moderní počítačová fyzika I   2/1 KZ
NEVF161 Moderní počítačová fyzika II   2/1 KZ
NEVF523 Numerické metody počítačové fyziky I   2/2 Zk
NEVF529 Numerické metody počítačové fyziky II   2/2 Zk
NEVF525 Fyzika plazmatu a počítačové modelování v plazmatu I   2/2 Z
NEVF531 Fyzika plazmatu a počítačové modelování v plazmatu II   2/2 Zk
NBCM321 Základy počítačové fyziky I   2/2 KZ
NBCM322 Základy počítačové fyziky II   2/2 Zk
NMMO566 Plasticita a creep   2/0 Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

Zkouška se skládá ze tří částí:

I — Metody analýzy parciálních diferenciálních rovnic
II — Metody numerické matematiky a vědeckých výpočtů
III — Metody fyziky kontinua a fyziky plazmatu
Školitel v koordinaci se studentem a garantem RDSO volí z každé části po jednom tématu. Jedno téma (tzv. speciální) je zaměřené na problematiku disertační práce, zpravidla jde o studium nejnovějších článků či knih v daném oboru. Předpokládá se, že toto téma se primárně týká jedné z částí I, II nebo III. Ze zbylých dvou částí se volí zpravidla témata, která tvoří nadstavbu nad znalostmi navazujícího magisterského studia daného studenta. Zpravidla jde o problematiku, pokrytou jednou až dvěma pokročilými výběrovými přednáškami, které student absolvoval během doktorského studia, nebo jejichž obsah nastudoval student sám. Současná nabídka zahrnuje například tyto přednášky:

I Metody analýzy parciálních diferenciálních rovnic
Matematické metody v mechanice nenewtonovských tekutin — NMMO539, Matematické metody v mechanice pevných látek — NMMO535, Matematická teorie Navierových-Stokesových rovnic — NMMO532, Matematické metody v mechanice stlačitelných tekutin — NMMO536, Regularita řešení Navier-Stokesových rovnic — NMMO561.

Nelineární diferenciální rovnice a nerovnice 1 — NMMO533, Nelineární diferenciální rovnice a nerovnice 2 — NMMO534, Parciální diferenciální rovnice 3 — NMMA531.

II Metody numerické matematiky a vědecké výpočty
Sedlobodové úlohy a jejich řešení — NMMO537, Paralelní maticové výpočty — NMNV532, Maticové iterační metody 1 — NMNV407.

Metoda konečných prvků 2 — NMNV436, Matematické metody v mechanice tekutin 1 —- NMNV537, Matematické metody v mechanice tekutin 2 —- NMNV538, Aposteriorní numerická analýza metodou vyvážených toků — NMNV464, Základy nespojité Galerkinovy metody — NMNV540.

Numerické metody počítačové fyziky I — NEVF523, Numerické metody počítačové fyziky II — NEVF529.

III Metody fyziky kontinua a fyziky plazmatu
Klasické úlohy mechaniky kontinua — NMMO432, Biotermodynamika — NMMO531, Teorie směsí — NMMO541.

Klasická elektrodynamika — NOFY026, Elektromagnetické pole a speciální teorie relativity — NTMF034.

Fyzika plazmatu a počítačové modelování v plazmatu I — NEVF525, Počítačové modelování ve fyzice plazmatu II — NEVF157, Počítačová fyzika I - NEVF526, Základy počítačové fyziky II — NBCM322.

Inverzní modelování v geodynamice — NGEO102.

Doporučená literatura

Addison, P. S.: The Illustrated Wavelet Transform Handbook. Institute of Physics Publishing, Bristol, 2002.
Callen, H. B.: Thermodynamics and an introduction to thermostatics. John Wiley & Sons, New York, 1985.
Ciarlet, P. G.: Mathematical elasticity. Vol. I. Three-dimensional elasticity. Studies in Mathematics and its Applications, 20. North-Holland Publishing Co., Amsterdam, 1988.
Ciarlet, P. G.: Linear and nonlinear functional analysis with applications. SIAM, Philadelphia, 2013.
Ciarlet, P. G., Lions, J.L. (eds.): Finite Element Methods. Handbook of Numerical Analysis, part 1. 3rd ed. North–Holland–Elsevier, 2007.
Elman, H., Silvester, D., Wathen, A.: Finite Elements and Fast Iterative Solvers (with applications in incompressible fluid dynamics). Oxford Science Publications, Oxford University Press, Oxford, 2008.
Evans, L.: Partial Differential Equations. AMS, 2010 (druhé rozšířené vydání).
Feireisl, E., Novotný, A.: Singular Limits in Thermodynamics of Viscous Fluids. Advances in Mathematical Fluid Mechanics, Birkhäuser Basel, 2009.
Feireisl, E.: Dynamics of viscous compressible fluids. Oxford Lecture Series in Mathematics and its Applications, 26. Oxford University Press, Oxford, 2004.
Feistauer, M., Felcman, J., Straškraba, I.: Mathematical and computational methods for compressible flow. Numerical Mathematics and Scientific Computation. The Clarendon Press–Oxford University Press, Oxford, 2003.
Feistauer, M.: Mathematical Methods in Fluid Mechanics. Longman Scientific and Technical Series, Harlow, 1993.
Gurtin, M. E., Fried, E., Anand, L.: The mechanics and thermodynamics of continua. Cambridge University Press, Cambridge, 2010.
Gershenfeld, N.: The Nature of Mathematical Modelling. Cambridge University Press, Cambridge, 1999.
Haille, J. M.: Molecular Dynamics Simulation: Elementary Methods. J. Willey, New York, 1992.
Hockney, R. W., Eastwood, J. W.: Computer Simulation Using Particles. Taylor & Francis, New York, 1988
Hrach, R.: Počítačová fyzika I. PF UJEP, Ústí nad Labem, 2003.
Hrach, R.: Počítačová fyzika II. PF UJEP, Ústí nad Labem, 2004.
Chadwick, P.: Continuum Mechanics: Concise Theory and Problems. 2nd ed. Dover Publications, Dover, 1999.
Chen, F. F.: Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion. Springer, New York, 2006.
Kvasnica, J.: Statistická fyzika. Academia, Praha, 1983.
Landau, D. P., Binder, K.: A Guide to Monte Carlo Simulation in Statistical Physics. Cambridge University Press, Cambridge, 2005.
Liesen, J., Strakoš, Z.: Krylov subspace methods. Principles and analysis. Numerical Mathematics and Scientific Computation, Oxford University Press, Oxford, 2013.
Lukeš, J.: Zápisky z funkcionální analýzy. MFF UK, Karolinum, 1998.
Málek, J., Nečas, J., Rokyta, M., Růžička, M.: Weak and Measure–valued solutions to evolutionary equations. Chapmann & Hall, 1996.
Málek, J., Rajagopal, K.R.: Mathematical issues concerning the Navier–Stokes equations and some of its generalizations. Evolutionary equations, vol. II, p. 371–459, Handb. Differ. Equ., ed. C.M. Dafermos, E. Feireisl. Elsevier/North–Holland, Amsterdam, 2005.
Málek, J., Strakoš, Z.: Preconditioning and the conjugate gradient method in the context of solving PDEs. SIAM Spotlights, 1, SIAM, Philadelphia, 2015.
Maršík, F., Dvořák, I.: Biotermodynamika. Academia, Praha, 1998.
Maršík, F.: Termodynamika kontinua. Academia, Praha, 1999.
Nezbeda, I., Kolafa, J., Kotrla, M.: Počítačové simulace. MFF UK, Praha, 1998.
Novotný, A., Straškraba, I.: Introduction to the mathematical theory of compressible flow. Oxford Lecture Series in Mathematics and its Applications, 27. Oxford University Press, Oxford, 2004.
Ogden, R. W.: Nonlinear elastic deformations. Ellis Horwood Series: Mathematics and its Applications. Ellis Horwood Ltd., Chichester; Halsted Press [John Wiley & Sons, Inc.], New York, 1984.
Perthame, B.: Transport equations in biology. Frontiers in Mathematics. Birkhäuser Verlag, Basel, 2007.
Phan—Thien, N.: Understanding Viscoelasticty. Springer, 2002.
Pratt, W. K.: Digital Image Processing. Wiley, New York, 1991.
Press, W. H. et al.: Numerical Recipes — The Art of Scientific Computing. 3rd ed. Cambridge University Press, Cambridge, 2007.
Rapaport, D. C.: The Art of Molecular Dynamics Simulations. Cambridge University Press, Cambridge, 1995.
Roubíček, T.: Nonlinear Partial Differential Equations with Applications. Second edition. International Series of Numerical Mathematics, 153. Birkhäuser/Springer Basel AG, Basel, 2013.
Spencer, A. J. M.: Continuum Mechanics. Dover Books on Physics, Dover Publications, Dover, 2004.
Temam, R.: Navier–Stokes equations and nonlinear functional analysis. 2nd ed. CBMS–NSF Regional Conference Series in Applied Mathematics, 66. Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM), Philadelphia, PA, 1995.
Temam, R.: Navier–Stokes equations. Theory and numerical analysis. Reprint of the 1984 edition. AMS Chelsea Publishing, Providence, RI, 2001.
Truesdell, C.; Noll, W.: The non-linear field theories of mechanics. Third edition. Edited and with a preface by Stuart S. Antman. Springer-Verlag, Berlin, 2004.
Zeidler, E.: Applied Functional Analysis. Springer–Verlag, Berlin, 1995.
Zeidler, E.: Nonlinear Functional Analysis and its Applications, vol. I–V. Springer–Verlag, Berlin, 1986–1995.

4F12 Didaktika fyziky a obecné otázky fyziky

Rada doktorského studijního oboru 4F12

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f12 .

Spolupracující ústavy

Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.
Fričova 298, 251 65 Ondřejov
http://www.asu.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f12 .

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NDFY029 Problémy fyzikálního vzdělávání   0/2 Z 0/2 Z
NDFY054 Moderní trendy ve fyzikálním vzdělávání   0/2 Z
NDFY064 Doktorandský seminář f12 I   0/1 Z
NDFY065 Doktorandský seminář f12 II   0/1 Z
NDFY066 Fyzikální obraz světa II   0/2 Z
NDFY071 Úvod do rešeršní a výzkumné činnosti I   0/1 Z
NDFY072 Úvod do rešeršní a výzkumné činnosti II   0/1 Z
NDFY042 Vývoj fyzikálních experimentů   0/2 Z
NDFY070 Vývoj fyzikálních experimentů II   0/2 Z
NDFY068 Fyzika v kulturních dějinách lidstva I   2/0 Zk
NDFY069 Fyzika v kulturních dějinách lidstva II   2/0 Zk
NPED015 Pedagogický seminář I   0/2 Z
NPED016 Pedagogický seminář II   0/2 Z
NPOZ008 Fyzika jako dobrodružství poznání   0/2 Z
NDFY067 Současné trendy pedagogiky a didaktiky fyziky   0/2 Z
NPSY001 Psychologie učitelství   2/0 Zk

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

Zkouška se skládá ze tří částí I. Širší základ, II. Partie fyziky související s tématem dizertační práce, III. Specializace.

I. Širší základ
1. Zákony zachování ve fyzice, rovnice kontinuity. 2. Prostor a čas, inerciální a neinerciální systémy, speciálně relativistická kinematika a dynamika. 3. Energie, hybnost a moment hybnosti v různých oblastech fyziky. 4. Popis dynamiky různých systémů (pohybové rovnice, variační formulace fyzikálních zákonů, rovnice pole). 5. Oscilátor v klasické i kvantové fyzice. 6. Základy klasické elektrodynamiky (budování teorie z experimentů i deduktivní vyvození z Maxwellových rovnic). 7. Potenciály a jejich význam ve fyzice. 8. Vlnění (mechanické i elektromagnetické, vlastnosti, šíření, buzení). 9. Interakce elektromagnetickeho záření s hmotou (na klasické i kvantové úrovni). 10. Zákony specifické pro mikrosvět (kvantový popis, základní představy jaderné a částicové fyziky, aplikace). 11. Základní principy a aplikace termodynamického a statistického popisu. 12. Makroskopické vlastnosti látek a jejich mikroskopický výklad. 13. Měření fyzikálních veličin (veličiny a jejich jednotky, metody měření, základní fyzikální konstanty a jejich měření). 14. Fyzikální podstata jevů z běžného života a technické praxe (schopnost teorií vysvětlit pozorované jevy, aplikace výsledků fyziky). 15. Meze platnosti fyzikálních teorií (vztah klasické, kvantové a relativistické fyziky, další příklady typu elektrostatika — elektrodynamika).

Předpokládá se obecný přehled fyziky v duchu Feynmanova kursu. K tomu patří vysvětlení souvislosti základních fyzikálních zákonitostí a jejich důsledků s experimentálními výsledky a aplikacemi. Důraz je kladen i na schopnost vyložit dané téma také elementárnějšími prostředky.

II. Partie fyziky související s tématem dizertační práce
Vzhledem k šíři tématiky prací spadajících do daného oboru stanoví Rada doktorského studijního oboru požadavky pro každého uchazeče individuálně. V této části zkoušky musí uchazeč prokázat hlubší fyzikální vhled do zvolené části fyziky související s tématem jeho dizertační práce.

III. Specializace
Ve specializaci si uchazeč vybírá v návaznosti na téma disertační práce jedno ze zaměření oboru: a) didaktika fyziky, b) filozofie a metodologie fyziky,

  1. historie fyziky. Uchazeč musí prokázat celkový přehled v dané oblasti, umět
vysvětlit její východiska, základní pojmy a jejich souvislosti (včetně vazby na jednotlivé obory fyziky), metodologii příslušných výzkumů a nejdůležitější výsledky. V návaznosti na konkrétnější zaměření dizertační práce může Rada doktorského studijního oboru požadavky z oblasti specializace upravit pro každého uchazeče individuálně.

Uchazeč musí prokázat celkový přehled v dané oblasti, umět vysvětlit její východiska, základní pojmy a jejich souvislosti (včetně vazby na jednotlivé obory fyziky), metody práce, nejdůležitější výsledky. V případě didaktiky fyziky i jejich aplikace ve vzdělávání, např. stanovování cílů výuky, volba metod výuky, metody řešení úloh, didaktické funkce experimentu a hodnocení výsledků výuky.

Rozsah je dán níže uvedenou literaturou. V návaznosti na konkrétnější zaměření dizertační práce může Rada doktorského studijního oboru požadavky z oblasti specializace upravit pro každého uchazeče individuálně.

Doporučená literatura

Anděl, J.: Statistické metody. Matfyzpress, Praha, 2003.
Bell, J.: Doing your research project: a guide for first-time researchers in education, health and social science. Maidenhead: Open University Press, 2005.
Bennett, J.: Teaching and learning science: a guide to recent research and its applications. Continuum, London, 2003.
Bertrand, Y.: Soudobé teorie vzdělávání. Český překlad Portál, Praha, 1998.
Brdička, M., Hladík, A.: Teoretická mechanika. Academia, Praha, 1987.
Denzin, N. K.,lincoln, Y. S. (Eds.): The SAGE handbook of qualitative research. Thousand Oaks: SAGE Publications, Inc., 2005.
Dvořák, L., Kekule, M., Žák, V.: Didaktika fyziky včera, dnes a zítra. In I. Stuchlíková & T. Janík (Eds.), Oborové didaktiky: vývoj – stav – perspektivy (pp. 123–157).Brno: Masarykova univerzita, 2015.
Fenclová, J.: Úvod do teorie a metodologie didaktiky fyziky. SPN, Praha, 1982.
Feynman, R. P. a kol.: Feynmanovy přednášky z fyziky 1–3. Český překlad Fragment, Havlíčkův Brod, 2000–2002.
Fraser, J. B., McRobbie, C. J., Sands, M.: Second international handbook of science education. ,Dordrecht: Springer, 2012.
Gavora, P.: Úvod do pedagogického výzkumu. Paido, Brno, 2000.
Hendl, J.: Přehled statistických metod zpracování dat. Praha: Portál, 1999.
Hendl, J.: Kvalitativní pedagogický výzkum. . In J. Průcha (Ed.), Pedagogická encyklopedie (819–823).Praha: Portál, 2009.
Hollander, M., Wolfe, D. A.: Nonparametric statistical methods. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc. 1999.
Chráska, M.: Didaktické testy. Paido, Brno, 1999.
Chráska, M.: Metody pedagogického výzkumu. Základy kvantitativního výzkumu. Grada, Praha, 2007.
Chráska, M.: Kvantitativní pedagogický výzkum. In J. Průcha (Ed.), Pedagogická encyklopedie (819–823).Praha: Portál, 2009.
Janík, T. a kol.: Kvalita (ve) vzdělávání: obsahově zaměřený přístup ke zkoumání a zlepšování výuky. Brno, Masarykova univerzita, 2013.
Kašpar, E. (Ed.): Didaktika fyziky – obecné otázky. Praha, SPN 1978.
Korthagen, F. A. J., Kessels, J., Koster, B., Lagerwerf, B., & Wubbels, T.: ). Linking practice and theory: The pedagogy of realistic teacher education. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, 2001.
Kuhn, T. S.: Struktura vědeckých revolucí. OIKOYMENH, Praha, 1997.
Kvasnica, J.: Teorie elektromagnetického pole. Academia, Praha, 1985.
Mawwell, J. A.: Qualitative research design: an interactive approach. .Los Angeles: SAGE Publications, Inc., 2013.
Musilová, J. (Ed.): Fyzikální vzdělávání [Monotematické číslo]. Československý časopis pro fyziku, 62(5–6) 2012.
Popper, K.: Logika vědeckého zkoumání. OIKOYMENH, Praha, 1998.
Průcha, J. (Ed.): Pedagogická encyklopedie. Portál, Praha, 2011.
Skála, L.: Úvod do kvantové mechaniky. Praha: Karolinum 1999.
Stuchlíková, I., Janík, T. (Eds.): Oborové didaktiky: vývoj – stav – perspektivy. Brno: Masarykova univerzita, 2015.
Švaříček, R, Šeďová K. (Eds.): Kvalitativní výzkum v pedagogických vědách. Praha: Portál, 2007.
Teddlie, C., Tahakkori, A.: Foundations of mixed methods research. .Los Angeles: SAGE Publications, Inc., 2009.
Yin, R. K.: Case study research: design and methods. . .Thousand Oaks: SAGE Publications, Inc., 2003.
Zajac, R., Pišút, J., Šebesta, J.: Historické pramene súčasnej fyziky 2. Univerzita Komenského, Bratislava, 1997.
Zajac, R., Šebesta, J.: Historické pramene súčasnej fyziky 1. Alfa, Bratislava, 1990.

4F13 Fyzika nanostruktur

Rada doktorského studijního oboru 4F13

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/rdso/4f13 .

Spolupracující ústavy

Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Na Slovance 2, 182 21 Praha 8
http://www.fzu.cz/vitej.php
Ústav fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i.
Chaberská 57, 182 51 Praha 8
http://www.ufe.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/4f13 .

Poskytovaná výuka

kód Předmět ZS LS
NEVF534 Fyzika nízkodimenzionálních struktur   2/0 Zk 2/0 Zk
NFPL199 Fyzikální metody studia nanostruktur   2/0 Zk
NEVF535 Nanomateriály: příprava, vlastnosti a aplikace   2/0 Zk 2/0 Zk
NEVF533 Fyzikální metody technologie nanostruktur   2/0 Zk 2/0 Zk
NFPL187 Seminář — Nanomateriály: Fyzika, technologie, využití I   0/2 Z
NFPL188 Seminář — Nanomateriály: Fyzika, technologie, využití II   0/2 Z

Seznam požadavku ke státní doktorské zkoušce

I. Širší základ

I.1. Strukturní vlastnosti a dynamika mřížky
Krystalografie 3D a 2D krystalových mřížek, povrchová relaxace a rekonstrukce, typy vazeb. Fonony, povrchové fononové stavy. Mechanické vlastnosti nanostruktur, plastická a elastická deformace

I.2. Elektronová struktura, optické a magnetické vlastnosti
Elektrony v periodickém prostředí, pásová struktura, chemická vazba. Transportní vlastnosti, rovnice kontinuity, transportní rovnice, relaxační doby, mechanismy rozptylu. Povrchové elektronové stavy, výstupní práce, elektronové stavy v nízkodimenzionálních systémech. Teorie lineární odezvy, optické přechody, ``quantum confinement effect". Magnetické vlastnosti nízkodimenzionálních struktur

II. Fyzikální základy oboru

II.1. Základy technologie
Fyzikální a chemické metody růstu tenkých vrstev a nanočástic. Metody přípravy nanostruktur použité v dizertační práci. Klasická teorie nukleace, teorie rustu tenkých vrstev, procesy samouspořádání.

II.2. Metody analýzy nanostruktur
Difrakční metody (rtg a elektronová difrakce, neutronový rozptyl), elektronová mikroskopie, iontová mikroskopie, metody AFM, STM a jiné rastrovací metody. Metody povrchové elektronové a iontové spektroskopie (UPS, XPS, AES aj.), optické metody studia nanostruktur (UV–VIS–IR spektroskopie, elipsometrie, Ramanův rozptyl, nelineární optická spektroskopie) transportní metody, elektrické metody (el. vodivost, potenciostatické, potenciodynamické metody) a další experimentální techniky podle zaměření doktorské práce.

Doporučená literatura

Bhushan, B. (ed.): Springer Handbook of Nanotechnology. 2nd ed. Springer, 2007.
Bimberg, D. et al.: Quantum Dot Heterostructures. J. Wiley, 1999.
Delerue, C., Lannoo, M.: Nanostructures, theory and modeling. Springer, 2004.
Edelstein, A. S., Cammarata, R.: Nanomaterials, Synthesis, Properties and Application. Inst. of Physics Publishing, 1996.
Frank, L., Král, J.: Metody analýzy povrchu, iontové, sondové a speciální techniky. Academia, Praha, 2002.
Gabrys, B. J. (ed.): Applications of Neutron Scattering to Soft Condensed Matter. Gordon and Breach Science Publisher, 2000.
Grundmann, M.: Nano–optoelectronics. Springer, 2002.
Guozhong, C.: Nanostructures and Nanomaterials. Imp. Coll. Press, 2004.
Herman, M. A., Richter, W., Sitter, H.: Epitaxy: Physical Principles and Technical Implementation. Springer, 2004.
Hirsch, P.: Electron Microscopy of Thin Crystals. R. E. Krieger Publishing, 1977.
Lowe, T. C., Valiev, R. Z. (eds.) Investigations and Applications of Severe Plastic Deformation. NATO Science Series 80, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2000.
Lu, G. Q., Zhao, X. S.: Nanoporous Materials Science and Engineering. Imperial College Press, 2004.
Michely, T., Krug, J.: Atoms, Mounds and Atoms, Patterns and Processes in Crystal Growth Far from Equilibrium. Springer, 2004.
Mills, D. J., Bland, J. A. C. (eds): Nanomagnetism. Elsevier, 2006.
Ozin, G. A., Arsenault, A. C.: Nanochemistry. RSC Publ., 2005.
Pietsch, U. et al.: High–resolution x–ray scattering from thin films and nanostructures. Springer, 2004.
Reich, S., Thomsen, C., Maultzsch, J.: Carbon Nanotubes. J. Wiley, 2003.
Roe, R.–J.: Methods of x–ray and Neutron Scattering in Polymer Science. Oxford University Press, Oxford, 2000.
Shchukin, V. A., Ledentsov, N. N., Bimberg, D.: Epitaxy of Nanostructures. Springer, 2004.
Venables, J. A.: Introduction to Surface and Thin Film Processes. Cambridge University Press, Cambridge, 2000.
Williams, D. B., Carter, C. B.: Transmission Electron Microscopy, a Textbook for Material Science. Plenum Press, New York, 1996.
Wolf, E. L.: Nanophysics and Nanotechnology, An Introduction to Modern Concepts in Nanoscience. Wiley–VCH, Berlin, 2006.
Hošek, J.: Úvod do nanotechnologie. Skripta ČVUT, 2010.
Vollath, D., Nanomaterials. Wiley, 2010.

© 2013–2017 Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta. Design noBrother.
Za obsah odpovídá Studijní oddělení.