Általános iskolai fizikatanári („4+1”) záróvizsga tételsor
A tételek
1
Kinematikai és dinamikai alapfogalmak
Vonatkoztatási rendszerek, az inerciarendszer fogalma, párkölcsönhatások, tehetetlen és súlyos tömeg. Az erők fajtái, konzervatív és disszipatív erők. Az impulzus. Newton törvényei. Megmaradási törvények. Dinamikai leírás gyorsuló vonatkoztatási rendszerekben.
2
Tömegpont és pontrendszer mechanikája
Pontszerű testek mozgásának kinematikai és dinamikai leírása. Egyenes vonalú mozgás, körmozgás, mozgás különböző erőterekben, hajítások, ingamozgás, a bolygók mozgása, rezgőmozgás. Pontrendszerek mozgásának kinematikai és dinamikai leírása.
3
Kiterjedt testek mechanikája
Merev testek sztatikája, az egyensúly feltételei. Egyszerű gépek. Merev testek dinamikai vizsgálata. Forgás rögzített és nem rögzített tengely körül, a pörgettyűmozgás. Szilárd testek alakváltozásai, az igénybevétel fajtái, Hooke törvénye.
4
Folyadékok és gázok mechanikája
Nyugvó folyadékok és gázok, Pascal törvénye. A felületi feszültség. Áramló folyadékok és gázok dinamikai leírása, Bernoulli törvénye. Viszkozitás. Réteges és örvényes áramlás, áramlás nem ideális közegben, a Reynolds-szám.
5
Rezgések és hullámok
Szabad és kényszerrezgések. Rezonancia. A csillapított rezgések fajtái, dinamikai jellemzői és leírása. A hullámmozgás, hullámok csoportosítása. A hullámegyenlet. A hullámterjedés matematikai leírása. Hullámok összeadása. Interferencia, állóhullámok.
6
Hullámoptika
A fény, mint hullám, az elektromágneses hullámok spektruma. A fény terjedési sebességének mérése, fázis és csoportsebesség. A Huygens-Fresnel elv. Szuperpozíció, interferencia, elhajlás résen, rácson. Polarizáció, Brewster törvény. Gyakorlati alkalmazások, a spektroszkópia alapjai. Optikai aktivitás, körpolariméter, a polarizációs sík elforgatása.
7
Geometriai optika
A fény terjedése különböző közegekben, a törésmutató fogalma, mérése. A Snellius Descartes törvény. A Fermat-elv. Optikai alapjelenségek. A fénytörés alkalmazása optikai eszközökben, tükrök, lencsék, leképezési törvények. Alkalmazások, távcső, mikroszkóp, vetítő, fényképezőgép, prizma, lencsehibák. A szem. A kettős törés fogalma.
8 Hőtani alapjelenségek A hőmérséklet fogalma. A hőtágulás. A hőterjedés módjai. Gázok állapotváltozásai. Kalorimetria. Halmazállapot-változások. Fázisdiagramok, kritikus pont és hármaspont, a Clausius-Clapeyron egyenlet. Többkomponensű anyagok fázisdiagramja, Raoult törvényei, Gibbs-féle fázisszabály.
9 A hőtan főtételei A 0. főtétel. Az egyensúlyi állapot. Az első főtétel. A hő mechanikai egyenértéke. A második főtétel különböző alakjai. A hőerőgépek elvi felépítése, hatásfok, jósági tényező. A harmadik főtétel és következményei, termodinamikai potenciálok.
10 Kinetikus gázelmélet A kinetikus gázelmélet eredményei, a Maxwell-féle sebességeloszlás. A hőmérséklet mikroszkopikus értelmezése, a mikroszkopikus leírás általánosítása, mikro- és makroállapotok. Az állapotszám fogalma, fázistér. Az ergodikus hipotézis, az entrópia valószínűségi értelmezése, a Boltzmannegyenlet. Kvantumstatisztikák. Fázisátalakulások.
11
Elektrosztatika és magnetosztatika
Elektrosztatikai alapjelenségek és alapfogalmak. Coulomb törvénye, térerősség, erővonalak, a Gauss-tétel. Kapacitás, kondenzátorok. Az elektrosztatikus tér dielektrikumokban, dielektromos állanó vákuumban és közegben. Magnetosztatikai alapjelenségek és alapfogalmak. Mágneses mező vákuumban és az anyagban. Mágneses permeabilitás vákuumban és közegben. Mágneses szuszceptibilitás, dia, para, ferromágneses anyagok.
12 A stacionárius elektromos áram Áramerősség, feszültség, ellenállás. Ohm törvénye. Kirchhoff törvényei. A stacionárius áram hatásai, termoelektromos jelenségek, Joule hő, alapvető elektrokémiai fogalmak és folyamatok. A Lorentz-erő. A vezetők, félvezetők, szigetelők fogalma és áramvezetése. Áramvezetés gázokban és vákuumban.
13 Az időben változó elektromágneses mező Mozgási és nyugalmi elektromágneses indukció, önindukció. A váltakozó áram fogalma, váltakozó áramú ellenállások. A váltakozó áram teljesítménye, effektív érték és maximális érték. Az indukció és az elektromágnesség főbb technikai alkalmazásai. Érintésvédelem. RLC körök.
14 Atommodellek Az atomok kísérleti vizsgálata. A Thomson-féle atommodell. Rutherford szórási kísérlete és atommodellje. Bohr posztulátumai, a Bohr-modell. Az optikai színképek értelmezése. A BohrSommerfeld-modell. Pálya-impulzusmomentum és spin. Mágneses momentum.
15 A magfizika alapjai A radioaktivitás felfedezése, fajtái, törvényszerűségei. Háttérsugárzás. Bomlási sorozatok. Radioaktív méréstechnika. A sugárzás detektálása. Az atommag felépítése, magmodellek. A nuklidtáblázat. A radioaktivitás gyakorlati alkalmazásai.
16 Csillagászat Tájékozódás a Földön és az égbolton, időszámítás. Csillagászati műszerek és megfigyelési eljárások, távcsövek. A Föld jellemzői. A Naprendszer. A csillagok jellemzői és fejlődése. A világmindenség szerkezete és keletkezése.
B tételek
1 A Maxwell-egyenletek A Maxwell egyenletek matematikai apparátusa. A Maxwell-egyenletek differenciális és integrális alakjai. Ampere féle gerjesztési törvény, Biot-Savart törvény. Az elektromágneses hullámok keletkezése, és terjedése homogén közegben. A térjellemzők változása határfelületen.
2
Az atomfogalom és a kvantumelmélet megalapozása
Az atomfogalom kialakulásához vezető felfedezések. A hőmérsékleti sugárzás. Folytonos és szelektív sugárzók, a fénysugárzás mechanizmusai, optikai és vizuális hatásfok. A fényelektromos jelenség. A fény kettős természete és annak bizonyítékai. A részecskék hullámtermészete.
3
Többelektronos rendszerek
Többelektronos rendszerek, a héliumatom. A Pauli-elv. Kiválasztási szabályok. A periódusos rendszer felépítése a kvantumszámok alapján. Molekulakötések. Lézerek működési elve és alkalmazásai. A röntgensugárzás keletkezése, fajtái és alkalmazásai.
4
Nukleáris energiatermelés
Tömegdefektus és kötési energia. A magerő. Magreakciók. A magenergia felszabadításának módjai, maghasadás és magfúzió. Az atombomba és az atomreaktor. A hidrogénbomba és a fúziós energiatermelés. A csillagok energiatermelése.
5
Elemi részek
Szimmetriák és megmaradási törvények. A részecskék felfedezése, osztályozása. A kvarkmodell. Kvantumszámok. A Standard Modell felépítése. Az alapvető kölcsönhatások, megmaradó és nem megmaradó mennyiségek. Részecskegyorsítók és detektorok.
6
Kvantummechanika
A kvantummechanika matematikai apparátusa. A Hilbert-tér. A fizikai mennyiségek mint operátorok. A Schrödinger-egyenlet megoldása speciális erőterekben. Mennyiségek mérése. A Heisenberg-féle határozatlansági reláció. Ehrenfest tétele. Az elektronspin elmélete, Pauli-egyenlet.
7
Kristályok
A kristályok szerkezete, kristálykötések, kristályhibák. A Bragg-törvény, diffrakciós vizsgálati módszerek (röntgen, elektron, neutron). Rácsrezgések, diszperziós relációk. Elektronszerkezet, vezetési jelenségek, sávelmélet, félvezető eszközök.
8
Anyagszerkezet
A szupravezetés, BCS-elmélet. A dia-, para- és ferromágnesség. Anyagvizsgálati módszerek (ESR, NMR, stb.), osztályozásuk, fizikai alapelvek, gyakorlati alkalmazások. Óriásmolekulájú anyagok, polimerek tulajdonságai.
9
Relativitás
A mozgó testek elektrodinamikájának problémája. A Michelson-kísérlet. A speciális relativitás elve. A Lorentz-transzformáció. Az ikerparadoxon, a Maxwell-egyenletek Lorentz-invarianciája, a tömeg sebességfüggése, az általános relativitáselmélet alapgondolata.
10 Tudomány és társadalom A természettudományok fejlődésének történeti csomópontjai. A természettudományok legjelentősebb felfedezéseinek hatása a társadalom, a gazdaság életére, pozitív és negatív hatások. Jelenleg nyitott kérdések, az azokra adható válaszok, lehetséges pozitív és negatív jövőkép. A természettudományok és társadalom kapcsolatának megjelenése az iskolai oktatásban, a tanár szerepe.
11
Fizikai problémák megoldási módszerei
Modellalkotás. Közelítések. Dimenzióanalízis, fizikai összefüggések levezetése. A szimmetria szerepe a fizikában, megmaradási törvények. Szingularitások és analitikus összefüggések. Perturbációszámítás és alkalmazásai. Átlagtér közelítés. Dualitás. Analógiák.
