Fyzika pro gymnázia - Fyzika mikrosvěta

Učebnice Fyzika mikrosvěta, světa stomů, atomových jader a částic, svým způsobem završuje učivo fyziky na středních školách, především gymnáziích. Navazuje na předchozí znalosti z mechaniky, molekulové fyziky a termiky, elektřiny a magnetismu, optiky a speciální teorie relativity. Spolu s astrofyzikou přispívá k utváření fyzikálního obrazu světa.  

I když lidé spekulovali o atomech již od starověku, zrodila se atomová a jaderná fyzika teprve počátkem dvacátého století. Přesto za krátkou dobu zcela změnila život lidské společnosti. Stala se zdrojem převratného technického pokroku, ale i obav a utrpení. Abychom pochopili dnešní dobu a své vlastní možnosti a perspektivy, musíme mít alespoň základní představu o fyzikálních zákonitostech mikrosvěta, o silách v něm utajených i nebezpečích odtud hrozících. Lidstvo stále hromadí nové a nové poznatky v této oblasti fyziky, buduje nákladné urychlovače, detektory, reaktory a elektronická zařízení. Tento rozmach, optimistická touha po poznání a přispění lidstvu bohužel kontrastuje s bídou, zaostalostí, narůstajícími konflikty a neschopností lidí dorozumět se. I to je důvod k tomu, abychom se snažili mikrosvětu lépe porozumět a vytvořit si o něm vlastní názor a představu.

Potíž je v tom, že my sami jsme makroskopické bytosti tvořené obrovským počtem částic a naše životní zkušenosti a pocity nám neumožňují vcítit se a představit si pohyby a dění v mikrosvětě. Lidé ale dokážou zkoumat a využívat i takové jevy, které si nedovedou představit. Věda k tomu používá složité přístroje, matematické teorie a počítače. Je to obtížná a náročná práce, ale těm, kdo ji zvládnou, přináší velké uspokojení.

I když věda o mikrosvětě je obtížná, neznamená to, že by si o ní nemohli udělat představu a s jejími výsledky se seznámit i středoškoláci, kteří se třeba fyzikou mikrosvěta v životě zabývat nebudou. Budou ale používat zařízení na ní založená, budou se dočítat o jejích úspěších a nových poznatcích, které začínající století zcela jistě přinese. K tomu, aby měl člověk základní znalosti o hudbě a jejích tvůrcích a aby se těšil z jejího poslechu, také nemusí být schopen rozumět složité partituře symfonie. A dění v mikrosvětě je vlastně takovou velkou symfonií přírody.

Učebnice se snaží vysvětlit i složité otázky fyziky mikrosvěta pokud možno názorně, s nejmenším množstvím matematických vztahů, s odkazem na historické experimenty a na vzrušující cestu, kterou se fyzikové těchto výsledků dobrali. K aktivnějšímu porozumění látce slouží řešené příklady a úlohy, k lepší orientaci má napomáhat připojený slovníček cizích slov, rejstřík s odkazy na vědeckopopulární literaturu. Rozšiřující části, které jsou nad rámec předpokládaného učiva, jsou vyznačeny po straně barevnou čarou, drobnější poznámky a informace jsou vytištěny petitem.

Učebnice pochopitelně navazuje na dobré zkušenosti dříve používaných učebnic fyziky, čerpá z nich i některé příklady a ilustrace. Snaží se oživit a lépe zpřístupněnit tuto obtížnou část fyziky, ale jako vždy, mohou se v ní projevit opět nové nedostatky. Autor se jim snažil předejít diskusemi se zkušenými odborníky, vědeckými pracovníky i středoškolskými učiteli a je vděčen zejména recenzentům za kritické připomínky.   

  1   Struktura mikrosvěta 

• 1.1  Poznávání mikrosvěta
• 1.2  Svět molekul a atomů
• 1.3  Nitro atomu
• 1.4  Stavba jádra
• 1.5  Vazebná energie a energie reakce
• Shrnutí učiva 1. kapitoly 

  2   Pohyb v mikrosvětě 

• 2.1  Kvantová hypotéza
• 2.2  Fotoelektrický jev
• 2.3  Foton
• 2.4  Vlnové vlastnosti částic
• 2.5  Kvantová mechanika
• Shrnutí učiva 2. kapitoly 

  3   Atomová fyzika 

• 3.1  Kvantování energie atomů
• 3.2  Atom vodíku
• 3.3  Periodická soustava
• 3.4  Chemické vazby
• 3.5  Lasery
• Shrnutí učiva 3. kapitoly 

  4   Jaderná fyzika 

• 4.1  Vlastnosti atomových jader
• 4.2  Radioaktivita
• 4.3  Jaderné reakce
• 4.4  Jaderná energetika
• 4.5  Využití radionuklidů a ochrana před zářením
• Shrnutí učiva 4. kapitoly  

  5   Částicová fyzika 

• 5.1  Experimentální metody výzkumu částic
• 5.2  Systém částic
• 5.3  Interakce mezi částicemi
• Shrnutí učiva 5. kapitoly 

  6   Fyzikální obraz světa 

• 6.1  Obraz světa ve starověku
• 6.2  Vývoj představ o vesmíru
• 6.3  Zrození vědecké mechaniky
• 6.4  Poznání elektromagnetických jevů
• 6.5  Současný fyzikální obraz světa
• 6.6  Vztah fyziky k ostatním přírodním vědám a technice 
• Shrnutí učiva 6. kapitoly 

Teoretická cvičení 

• Cvičení 1 - Hmotnost a rozměry atomů a jader
• Cvičení 2 - Fotony
• Cvičení 3 - Srovnání chemické a jaderné energie
• Cvičení 4 - Radioaktivita

 Laboratorní cvičení 

• Cvičení 1 - Spektra atomů
• Cvičení 2 - Zkoumání vlastností radioaktivity

  Výsledky úloh

  Slovníček cizích slov

  Rejstřík

  Knížky o fyzice a fyzicích