Téma závěrečné práce si student vybírá sám, a to běžně z nabídky na této stránce. Po domluvě s příslušným vedoucím si můžete dané téma zvolit (některá už mohou být rezervována).

• Vybírejte si téma převážně dle vašeho studijního programu.
• Téma si můžete zvolit i z nabídky jiných pracovišť. Jedná se především o Společnou laboratoř optiky a CATRIN, ale je možné mít téma i na jiných katedrách (Katedra fyzikální chemie, Katedra optiky).
• Pokud vám nabídka témat nevyhovuje, můžete si zkusit domluvit téma vlastní. V tomto případě je vhodné kontaktovat poradce programu.
• V případě diplomových prací je možné i téma mimo univerzitu, ve spolupráci s firmou/ústavem, ale vždy musí být vedoucí práce z katedry.
• Očekává se, že si student zvolí téma práce
  • bakalářské do konce září posledního ročníku studia,
  • diplomové do začátku letního semestru předposledního ročníku studia.

Pokud si nejste jistí, co by vám vyhovovalo, můžete se s některým vyučujícím domluvit na nějaké práci i před zahájením závěrečné práce (třeba na konci prvního ročníku Bc. studia) a danou oblast si vyzkoušet.

Zadávání práce

• Vyberte si téma a vedoucího práce.
• Ve STAGu si v záložce Moje studium/Kvalifikační práce vyplňte (ve spolupráci s vedoucím) Podklad pro zadání práce:
  • Téma práce česky/anglicky: téma práce by mělo být výstižné (ale s ohledem na nejistou budoucnost ne příliš specifické)
  • Vedoucí práce: vyplňuje se oficiální vedoucí, v určitých případech může být i konzultant práce
  • Zásady pro vypracování: zpravidla bodový přehled, jak má vlastní práce probíhat, co bude její náplní, jaké metody se budou používat atd. (tuto část zpravidla dodá vedoucí práce)
  • Seznam doporučené literatury: zpravidla knižní a časopisecká literatura, u které se předpokládá, že ji student nastuduje před nebo během řešení práce. Nejedná se o seznam použité literatury, který bude v textu práce.
• Vytiskněte Podklad pro zadání BAKALÁŘSKÉ/DIPLOMOVÉ práce studenta, nechte jej podepsat vedoucím práce a zaneste sekretářce katedry (místnost 4.018).
• Pokud je součástí řešení práce v laboratoři, domluvte se s vedoucím na nutném bezpečnostním proškolení (včetně zápisu z proškolení).
• Přesné postupy uvádí vnitřní norma R-B-17/08.
• Pokud v průběhu řešení dojde ke změně tématu, je nutné o změnu oficiálně požádat na studijním oddělení.

Vypracování textu práce

Závěrečná práce je jednak textem odborným, jednak textem oficiálním. Jsou proto na ni a její úpravu kladené požadavky, které musí splňovat. Detaily jsou studentům sděleny na bakalářských a diplomových seminářích.

Obecně lze k závěrečným pracem napsat:

• práce by měla obsahovat původní přínos autora;
• práce by měla splňovat požadavky na odbornou práci (např. struktura práce, použitá terminologie, správné vyhodnocení dat), včetně správných citací (nejsou tolerovány plagiáty);
• práce by měla být stylisticky a jazykově na úrovni;
• předpokládá se vypracování v českém jazyce, po konzultaci s vedoucím a případné žádosti je možný i jiný jazyk (typicky anglický);
• práce by měla mít přiměřený rozsah (cca 40 normostran bakalářská, 50 diplomová);
• součástí práce jsou formální části jako bibliografická identifikace, prohlášení o samostatném vypracování atd.;
• grafické zpracování práce není obecně předepsáno, ale vedoucí práce může určit jinak.

Odevzdání práce

Práce se odevzdává nejméně 3 týdny před termínem obhajoby. Odevzdání se provede nahráním elektronické verze do STAGu:

• záložka Doplnit údaje o práci se vyplní potřebnými údaji (hlavně anotace a klíčová slova česky i anglicky, rozsah práce, přílohy a jazyk práce);
• elektronická verze se nahraje prostřednictvím odkazu Formulář pro odevzdání souborů s elektronickou podobou VŠKP (preferujte formát PDF, max. velikost je 60 MiB).

Poté je nutné přinést na sekretariát vytištěný podepsaný formulář Údaje o diplomové práci studenta.

Ve zvláštních případech na žádost vedoucího práce může být obsah práce dočasně utajen a nedojde k okamžitému zveřejnění textu práce. O tom je třeba rozhodnout ještě před vložením práce.

Michal Koutný

• Optimalizace mechanické stability transduceru pro synchrotronovou Mössbauerovu spektroskopii
  • Mechanická stabilita pohyblivého zařízení představuje klíčový faktor pro Mössbauerovskou spektroskopii v režimu synchrotronového Mössbauerova zdroje (SMS). V tomto uspořádání je zásadní zachování přesného směru odraženého synchrotronového záření během pohybu transduceru. Úhlová odchylka platformy nesmí překročit řádově desetiny mikroradiánů, přičemž i velmi malé mechanické deformace vedou k výrazným změnám detekované intenzity. Cílem práce je experimentálně analyzovat a minimalizovat nežádoucí úhlové výkyvy (rocking) pohyblivé platformy.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Optimalizace elektrodepozice obohacených vrstev α-Fe
  • Elektrodepozice nabízí zajímavou potenciální možnost přípravy tenkých vrstev izotopově obohaceného železa. Při běžném postupu však mohou vznikat vrstvy, které jsou nehomogenní, porézní nebo částečně zoxidované, což omezuje jejich další využití v Mössbauerovských experimentech. Toto téma je proto zaměřeno na úpravu podmínek elektrodepozice tak, aby bylo možné připravit kompaktní a chemicky stabilní vrstvy α-Fe s dobře definovanou sextetovou odezvou. Připravené vzorky budou hodnoceny pomocí Mössbauerovy spektroskopie a doplňkových metod, například elektronové mikroskopie, prvkové analýzy nebo rentgenové difrakce. Hlavním výstupem je příprava a posouzení kvalitní izotopově obohacené vrstvy α-Fe vhodné pro další Mössbauerovské experimenty.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Elektrodepozice obohacených singletových absorbérů pro Mössbauerovu spektroskopii
  • Izotopově obohacené absorpční vrstvy obsahující ^57Fe představují důležitý typ vzorků pro Mössbauerovu spektroskopii, zejména tam, kde je potřeba dosáhnout výrazné rezonanční odezvy při malé tloušťce materiálu. Jednou z možností jejich přípravy je elektrodepozice, která umožňuje vytvářet tenké vrstvy železa na vhodných substrátech a ovlivňovat jejich vlastnosti volbou depozičních podmínek. Vhodným nastavením podmínek přípravy lze usilovat o vznik vrstev s jednoduchou singletovou spektrální odezvou. K jejich charakterizaci lze vedle Mössbauerovy spektroskopie využít také doplňkové metody, například elektronovou mikroskopii, prvkovou analýzu nebo rentgenovou difrakci. Hlavním výstupem je příprava a posouzení izotopově obohacených vrstev vhodných jako singletové absorbéry pro Mössbauerovské experimenty.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Fitování Mössbauerových spekter transmisním integrálem
  • Vyhodnocování Mössbauerových spekter je klíčovou součástí experimentální Mössbauerovy spektroskopie. V jednoduchých případech lze spektra popsat pomocí Lorentzovských čar, u reálných vzorků je však často nutné zohlednit také vliv efektivní tloušťky absorbéru a nelineární průběh rezonanční absorpce. Přesnější popis umožňuje transmisní integrál, který lépe vystihuje výsledný tvar spektra a může vést ke spolehlivějšímu určení spektrálních parametrů. Téma je zaměřeno na vytvoření výpočetního postupu pro simulaci a fitování Mössbauerových spekter pomocí transmisního integrálu a jeho použití na experimentální spektra připravených absorbérů.
  • Zaměřeno na simulace a výpočty
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou) 

Lukáš Kouřil

• Hloubková analýza povrchů objemných železo-obsahujících vzorků pomocí Mössbauerovy spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření.
  • Nejčastěji využívané konvenční metody strukturní analýzy (např. XRD) jsou založeny na detekci charakteristického RTG záření, které má ovšem relativně malou penetrační hloubku (v závislosti na vlnové délce záření, fázovém složení vzorku apod.). Alternativou k této metodě je Mössbauerova spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření (BGMS), která vzhledem k detekci gama záření může dosáhnout větší penetrační hloubky a analyzovat tak povrch objemných vzorků mnohem lépe. Cílem práce bude ověřit vhodnost použití toroidního plynového proporcionálního detektoru plněného směsí kryptonu, argonu a methanu pro tuto metodu, výroba série vzorků metodou naprašování a jejich analýza pomocí BGMS, XRD, případně i CXMS. Následně bude provedeno porovnání naměřených dat z jednotlivých technik a také jejich shoda s teorií.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, ochota trávit čas v laboratoři (KEF i VTP)
• Technologie výroby polovodičových detektorů ionizujícího záření.
  • Polovodičové detektory jednoznačně patří mezi velmi významné detektory ionizujícího záření především kvůli jejich preciznímu energetického rozlišení a dobré detekční účinnosti. Jejich většímu rozšíření do dalších vědních oborů často ovšem můžou bránit vysoké pořizovací a provozní náklady. Cílem této práce je vypracování odborné rešerše na technologie výroby těchto detektorů (metody a podmínky růstu krystalů z komerčně dostupných prekurzorů, vliv čistoty krystalů na kvalitu detektorů, realizace elektrod detektoru apod.). S ohledem na nízké provozní náklady bude práce zaměřena na polovodičové detektory HgI₂, CdTe, případně CdZnTe, které mohou pracovat i při pokojové teplotě, případně je možné je chladit pouze Peltierovým článkem.
  • Teoretická práce (řešerše)
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, dobrá znalost anglického jazyka (studium odborných článků a knih)

Vlastimil Vrba

• Simulace polarizačních jevů v jaderných rezonančních experimentech.
  • Cílem práce je simulace transmisních experimentů jaderného rezonančního rozptylu gamma fotonů v přítomnosti polarizačních prvků a výpočet vhodných vlastností soustavy polarizačních materiálů pro konkrétní aplikace. Dále bude provedena rešerše a zhodnocení možností realizace takovýchto soustav pomocí vhodných dostupných materiálů.
  • Zaměřeno na simulace a výpočty
  • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou)

Jiří Pechoušek

• Systém charakterizace piezo-generátorů.
  • Realizace zařízení pro proměřování výtěžnosti systémů na bázi energy harvesting.
  • Získávání energie z vibrací, rešerše postupů, sestavení elektronického systému, vytvoření metodiky, programování automatického proměřování.
• Syntéza prvků piezo-generátorů.
  • Laboratorní příprava prvků na bázi polymerů a jejich zvlákňování. Modifikace primárních polymerů, dopování nanomateriály, tvorba vrstev a sestavení testovacích senzorů.
  • Rešerše postupů přípravy, test vybraných vzorků, porovnání vlastních připravených vzorků.
• Využití Mössbauerovy spektroskopie v metalurgii.
  • Pro aplikace v hutnictví, strojírenství, úpravy ocelí, kalení, apod. Identifikace fází jako martenzit, austenit, karbidy, atd. v různých fázích procesu tvorby a úpravy ocelí, výrobků, obrobků.
  • Měření v odrazové geometrii nedestruktivní metodou, měření v transmisní geometrii tenkých plátků, prášků, apod.
• Syntéza a charakterizace struktur FeS a jejich porovnání se strukturami obsažených v meteoritech
  • Rešerše metod příprav FeS struktur, typu troilit, realizace syntézy a jejich charakterizace.
  • Porovnání s měřením FeS struktury/fáze typicky obsažených v meteoritech.
• Syntéza a charakterizace slitin Fe-Ni a jejich porovnání se strukturami obsažených v meteoritech.
  • Rešerše metod příprav Fe-Ni slitin, realizace syntézy a jejich charakterizace.
  • Porovnání s měřením Fe-Ni slitin/fáze typicky obsažených v meteoritech.
• Algoritmy pro rychlé určení množství austenitu z mössbauerovských spekter.
  • Určování množství (zbytkového) austenitu pomocí Mössbauerovy spektroskopie v geometrii transmisní i odrazové.
  • V časovém vývoji získaných spekter po 1 minutových intervalech v reálném čase odhadnout co nejpřesněji množství austenitu vůči ostatním fázím. Vývoj algoritmů pro analýzu spekter a jejich porovnání.
• Strukturní transformace ocelí řízeným procesem tváření za studena.
  • Změna zejména perlitické struktury, vliv tváření na šířku lamel feritu a cementitu, rozklad cementitu, vznik sekundárního cementitu..
  • Analýzy pomocí metalografie, XRD, SEM, a zejména mössbauerovskou spektroskopií.
  • Spolupráce s firmou, možnost realizace formou stáže (studentský program, DPP).

Vít Procházka

• Měření Lamb-Mössbaurova faktoru - zadáno.
  • Lamb-Möessbauerův faktor je důležitým parametrem při vyhodnocování Möessbauerovských spekter a jednou z důležitých charakteristik pevné látky. Jedná se však o poměrně obtížně měřitelnou veličinu. Pro jeho určení je zpravidla nezbytné změřit teplotní závislost v širokém rozsahu teplot, což je časově, finančně i experimentálně náročné. Rezonanční Mössbauerovský spektrometr nabízí daleko snazší způsob měření Lamb-Mössbauerova faktoru. Cílem práce je vypracovat metodiku pro měření Lamb-Mössbauerova faktoru pomocí rezonančního spektrometru, srovnat výsledky získané z různých metod, proměřit teplotní závislosti Lamb-Mössbauerova faktoru různých materiálů a provést srovnání s obvykle používaným Debyeovým modelem.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Měření textury a napětí pomocí rentgenového difraktometru.
  • Rentgenová difrakce je jednou ze základních metod pro charakterizaci pevných látek. Umožňuje určovat strukturů, fázové složení a velikosti krystalových zrn. Mimo jiné poskytuje informace i o textuře a vnitřním napětí v látce. Cílem práce naučit se provádět měření textury a vnitřního napětí na difraktometru Bruker Advance D8. Popsat jeho parametry, rozlišovací schopnost a podobně. Součástí práce je porozumět také způsobu vyhodnocení těchto experimentů.
  • Zaměřeno na provádění experimentů a studium literatury
• Charakterizace pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii.
  • Mössbauerova spektroskopie je experimentální technika poskytující cenné informace o vlastnostech látek a jejich uspořádání. Důležitým parametrem Mössbauerovských spektrometrů je energetické rozlišení. To je ovlivňováno celou řadou faktorů. Mimo jiné například vibracemi. Cílem práce je detailně proměřit vlastnosti pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii s ohledem na energetické rozlišení, dále pak je cílem hledání optimálního nastavení pro měření.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři

Josef Kopp

• Zkoumání povrchu oxidů železa pomocí adsorpce plynů – srovnání adsorpčních měření s Ar a N₂.
  • V současné době probíhá zavádění Argonu (Ar) jako standardního plynu pro adsorpční měření mikroporézních vzorků. Pro měření s Ar prozatím neexistují referenční materiály. Rozdíl mezi pozorovanými BET plochami pro různé plyny může dosahovat až 30 %. Cílem práce bude připravit a poté proměřit sérii vzorků oxidů železa pomocí N₂ (77 K), Ar (77 K) a Ar (87 K) na přístroji Autosorb iQ a poté získané výsledky porovnat.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři

Petr Novák

• Optimalizace syntézy nano-feritů termicky indukovanou dekompozicí prekurzoru.
  • Jednou z ekologicky šetrných metod přípravy nanočástic feritů různých kovů je termicky indukovaná dekompozice vhodných prekurzorů. V rámci práce budou studovány parametry této syntézy se zaměřením na dosažení optimálních vlastností produktů reakce. Precizní kontrola reakčních podmínek vede k eliminaci spékání a snižuje energetickou náročnost, také je dosahováno produktů s výrazně vyšší plochou povrchu. Snížení velikosti částic a s tím související nárůst plochy povrchu zvyšuje aplikační potenciál například ve fotokatalýze, čištění odpadních vod, v senzorech plynu, atd.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp
• Příprava částic Fe⁰ s kontrolovanou morfologií.
  • Částice Fe⁰ má vysoký aplikační potenciál díky svým silným redukčním a magnetickým vlastnostem. Jejich vysoká reaktivita znesnadňuje jejich přípravu. Součástí práce bude rešerše již popsaných postupů přípravy. Hlavní aplikací, pro kterou budou připravené materiály testovány, je výroba vodíku.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp
• Transformace bimetalových šťavelanů v atmosféře konverzních plynů.
  • Bimetalové šťavelany jsou velmi slibným prekurzorem pro přípravu materiálů s vysokým aplikačním potenciálem. Při termickém rozpadu dochází k uvolňování plynů s redukčními účinky, které mohou zásadně ovlivnit výsledný produkt reakce. Studium transformace těchto materiálů v atmosféře konverzních plynů může vést k přípravě zajímavých materiálu.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp
• Studium metod přípravy vysoko valenčních stavů železa.
  • Materiály obsahující železo ve vysoko valenčním stavu, tj. v oxidačním stavu výším než 3 (tzv. feráty) jsou materiály s velkým aplikačním potenciálem v mnoha oblastech. Tyto materiály jsou náročné na přípravu a manipulaci, vzhledem k jejich nízké stabilitě. Cílem práce bude rešerše známých postupů přípravy těchto materiálů a aplikace těchto postupů v laboratoři.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp
• Příprava karbidů železa.
  • Karbidy železa jsou velmi zajímavé zejména pro svoje unikátní mechanické, magnetické a katalytické vlastnosti. Práce bude zaměřena na přípravu těchto materiálů. Součástí práce bude charakterizace a analýza vzniklých materiálů.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp

Miroslav Mašláň

• Studium fázového složení kovových prášků metodou Mössbauerovy spektroskopie.
  • Mössbauerova spektroskopie bude aplikována ke studiu prášků železných slitin používaných v 3D tisku metodou SLM (selective laser melting). Bude jednak studováno fázové složení vybraných prášků železných slitin, jednak bude studován vliv samotného procesu výroby kovových dílů na fázové složení výsledného kovového prvku.
• Syntéza uhlíkových nanotrubic.
  • Uhlíkové nanotrubice budou syntetizovány metodou CVD (chemical vapor deposition), bude studován vliv vybraných parametrů (atmosféra přípravy, tlak v reakční komoře, teplota) na morfologii a vlastnosti konečného produktu. Ke studiu budou využity různé experimentální techniky, např. elektronová mikroskopie, rentgenová fluorescence, Mössbauerova spektroskopie.

Libor Machala

• Stanovení efektivní tloušťky vzorků železo obsahujících nanomateriálů pro Mössbauerovu spektroskopii
  • Bude experimentálně i výpočetně stanovena efektivní (optimální) tloušťka vzorku vybraných železo obsahujících materiálů pro mössbauerovská měření. Bude též stanovena Debyeova teplota.
  • Experimentální i výpočetní práce
  • Předpoklady: znalost principů Mössbauerovy spektroskopie

Tomáš Opatrný

• Dynamika Foucaultova kyvadla na PřF UP
  • Foucaultovo kyvadlo ve vestibulu PřF UP je poháněné pomocí elektromagnetu, který dostává impulsy na základě měření průchodů závěsu přes optické závory. To přitom umožňuje průběžně získávat data a zjišťovat, jak přesně kyvadlo umožňuje detekovat rotaci Země a jak podléhá vnějším vlivům a zdrojům různých nepřesností. Úkolem bude vyhodnotit získaná data a podrobně zmapovat chování tohoto kyvadla i s ohledem na jeho vzdělávací využití.
  • Didaktická práce

Roman Chvátal

• Portfolio fyzikálně zaměřených vzdělávacích programů českých science center
  • Cílem práce je analyzovat nabídku fyzikálně zaměřených vzdělávacích programů českých science center v kontextu rámcových vzdělávacích programů a kritických a dynamických míst kurikula fyziky a na základě této analýzy vytvořit souhrnný přehled programů.
  • Teoretická rešeršní práce s praktickým výstupem v podobě souhrnného přehledu.
• Přístupy k propojování formálního a neformálního vzdělávání ve školních vzdělávacích programech se zaměřením na oblast Člověk a příroda
  • Cílem práce je analyzovat přístupy k propojování formálního a neformálního vzdělávání popsané v modelových školních vzdělávacích programech zveřejněných MŠMT a ve školních vzdělávacích programech vybraných základních škol, středních odborných škol a gymnázií a na základě této analýzy vytvořit souhrnný přehled těchto přístupů.
  • Teoretická rešeršní práce s praktickým výstupem v podobě souhrnného přehledu.
• Portfolio fyzikálně zaměřených interaktivních expozic českých science center
  • Cílem práce je analyzovat nabídku fyzikálně zaměřených interaktivních expozic v českých science centrech, popsat jejich obsah a zvolené didaktické přístupy a na základě této analýzy vytvořit souhrnný přehled.
  • Teoretická rešeršní práce s praktickým výstupem v podobě souhrnného přehledu.

Lukáš Richterek

• Vnořovací (embedding) diagramy v programu Geogebra
  • Cílem práce je sestrojení sady vnořovacích diagramů pro vybrané řezy statických prostoročasů v obecné teorii relativity (Schwarzchildovo řešení, kosmická struna) jako pomůcky k výuce základů obecné teorie relativity.
  • Teoretická rešeršní práce
• Modelování kosmologických modelů v programu Geogebra/Jupyter nootebook
  • Cílem práce je sestrojení modelů časového vývoje homogenních a izotropních kosmologických modelů v programu Geogebra nebo v Pythonu jako Jupyter notebook.
  • Teoretická rešeršní práce
• Fyzikální úlohy v soutěži Přírodovědný klokan
  • Cílem práce je vytvoření tematicky tříděných úloh zadaných v soutěži Přírodovědný klokan během 20 let její existence a navrhnout nové úlohy pro využití v soutěži.
  • Teoretická rešeršní práce s tvorbou vlastních úloh.
• Experimentální úlohy školního kola Fyzikální olympiády na úrovni ZŠ
  • Cílem práce je rešerše zadaných, návrh a odzkoušení nových experimentálních úlohy pro využití ve školních kolech Fyzikální olympiády kategorií E, F a G.
  • Rešeršní i experimentální práce s návrhem nových úloh. Doporučuje se zpracování závěrečné zprávy systémem TeX/LaTeX.
• Modelování středoškolského učiva o kmitání v Pythonu pomocí Jupyter notebook
  • Cílem je vytvořit dynamické modely úloh z oblasti kmitání na úrovni SŠ nebo úvodního VŠ kurzu jako Jupyter notebook.
  • Teoretická práce s modelováním na počítači.

Jan Říha

• Využití Eye trackingu pro analýzu řešení fyzikálních testových úloh
• Experimentální realizace Buquoyovy úlohy

Jana Slezáková

• Hodnocení práce učitele vedením školy v ČR a ve vybrané zemi EU. Jak se pozná dobrý učitel?
  • hodnocení a sebehodnocení práce učitele, typy hodnocení, současná legislativa, analýza
  • kompetence učitele, učitelská způsobilost a učitelský standard, srovnání kompetencí českého učitele a učitele vybrané země EU
  • dostupné nástroje hodnocení učitele vedením školy, jejich srovnání, výhody, nevýhody, další náměty
• Model responzivní výuky a jeho implementace v hodinách přírodovědných předmětů
  • přínos responzivní výuky v přírodovědných předmětech
  • model výuky v 21. století – trendy, možnosti
  • tvorba modelových výukových materiálů pro učitele s využitím responzivní výuky
  • přínos responzivní výuky v přírodovědných předmětech
• Tvorba a 3D tisk hmatových pomůcek ve výuce přírodovědných předmětů
  • psychodidaktické aspekty
  • možnosti a technologie 3D tisku
  • návrh a výroba 3D modelů matematických a fyzikálních pomůcek
• Eye-tracking jako efektivní nástroj identifikace herního prostředí
  • metoda eye-tracking jako nástroj k měření kognitivní zátěže a správného řešení
  • analýza heuristických řešitelských strategií
  • testování a analýza vybraných didaktických manipulativních her
• Moderní didaktika ve výuce fyziky na ZŠ
  • současné trendy výuky v 21. století
  • vzdělání pro budoucnost
  • tvorba výukových materiálů
• Projektové vyučování a jeho implementace ve výuce přírodovědných předmětů - zadáno
• Využití online nástrojů ve výuce přírodovědných předmětů - zadáno

Michal Koutný

• Optimalizace mechanické stability transduceru pro synchrotronovou Mössbauerovu spektroskopii
  • Mechanická stabilita pohyblivého zařízení představuje klíčový faktor pro Mössbauerovskou spektroskopii v režimu synchrotronového Mössbauerova zdroje (SMS). V tomto uspořádání je zásadní zachování přesného směru odraženého synchrotronového záření během pohybu transduceru. Úhlová odchylka platformy nesmí překročit řádově desetiny mikroradiánů, přičemž i velmi malé mechanické deformace vedou k výrazným změnám detekované intenzity. Cílem práce je experimentálně analyzovat a minimalizovat nežádoucí úhlové výkyvy (rocking) pohyblivé platformy.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Optimalizace elektrodepozice obohacených vrstev α-Fe
  • Elektrodepozice nabízí zajímavou potenciální možnost přípravy tenkých vrstev izotopově obohaceného železa. Při běžném postupu však mohou vznikat vrstvy, které jsou nehomogenní, porézní nebo částečně zoxidované, což omezuje jejich další využití v Mössbauerovských experimentech. Toto téma je proto zaměřeno na úpravu podmínek elektrodepozice tak, aby bylo možné připravit kompaktní a chemicky stabilní vrstvy α-Fe s dobře definovanou sextetovou odezvou. Připravené vzorky budou hodnoceny pomocí Mössbauerovy spektroskopie a doplňkových metod, například elektronové mikroskopie, prvkové analýzy nebo rentgenové difrakce. Hlavním výstupem je příprava a posouzení kvalitní izotopově obohacené vrstvy α-Fe vhodné pro další Mössbauerovské experimenty.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Elektrodepozice obohacených singletových absorbérů pro Mössbauerovu spektroskopii
  • Izotopově obohacené absorpční vrstvy obsahující ^57Fe představují důležitý typ vzorků pro Mössbauerovu spektroskopii, zejména tam, kde je potřeba dosáhnout výrazné rezonanční odezvy při malé tloušťce materiálu. Jednou z možností jejich přípravy je elektrodepozice, která umožňuje vytvářet tenké vrstvy železa na vhodných substrátech a ovlivňovat jejich vlastnosti volbou depozičních podmínek. Vhodným nastavením podmínek přípravy lze usilovat o vznik vrstev s jednoduchou singletovou spektrální odezvou. K jejich charakterizaci lze vedle Mössbauerovy spektroskopie využít také doplňkové metody, například elektronovou mikroskopii, prvkovou analýzu nebo rentgenovou difrakci. Hlavním výstupem je příprava a posouzení izotopově obohacených vrstev vhodných jako singletové absorbéry pro Mössbauerovské experimenty.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Fitování Mössbauerových spekter transmisním integrálem
  • Vyhodnocování Mössbauerových spekter je klíčovou součástí experimentální Mössbauerovy spektroskopie. V jednoduchých případech lze spektra popsat pomocí Lorentzovských čar, u reálných vzorků je však často nutné zohlednit také vliv efektivní tloušťky absorbéru a nelineární průběh rezonanční absorpce. Přesnější popis umožňuje transmisní integrál, který lépe vystihuje výsledný tvar spektra a může vést ke spolehlivějšímu určení spektrálních parametrů. Téma je zaměřeno na vytvoření výpočetního postupu pro simulaci a fitování Mössbauerových spekter pomocí transmisního integrálu a jeho použití na experimentální spektra připravených absorbérů.
  • Zaměřeno na simulace a výpočty
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou) 

Lukáš Kouřil

• Hloubková analýza povrchů objemných železo-obsahujících vzorků pomocí Mössbauerovy spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření.
  • Nejčastěji využívané konvenční metody strukturní analýzy (např. XRD) jsou založeny na detekci charakteristického RTG záření, které má ovšem relativně malou penetrační hloubku (v závislosti na vlnové délce záření, fázovém složení vzorku apod.). Alternativou k této metodě je Mössbauerova spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření (BGMS), která vzhledem k detekci gama záření může dosáhnout větší penetrační hloubky a analyzovat tak povrch objemných vzorků mnohem lépe. Cílem práce bude ověřit vhodnost použití toroidního plynového proporcionálního detektoru plněného směsí kryptonu, argonu a methanu pro tuto metodu, výroba série vzorků metodou naprašování a jejich analýza pomocí BGMS, XRD, případně i CXMS. Následně bude provedeno porovnání naměřených dat z jednotlivých technik a také jejich shoda s teorií.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, ochota trávit čas v laboratoři (KEF i VTP)
• Technologie výroby polovodičových detektorů ionizujícího záření.
  • Polovodičové detektory jednoznačně patří mezi velmi významné detektory ionizujícího záření především kvůli jejich preciznímu energetického rozlišení a dobré detekční účinnosti. Jejich většímu rozšíření do dalších vědních oborů často ovšem můžou bránit vysoké pořizovací a provozní náklady. Cílem této práce je vypracování odborné rešerše na technologie výroby těchto detektorů (metody a podmínky růstu krystalů z komerčně dostupných prekurzorů, vliv čistoty krystalů na kvalitu detektorů, realizace elektrod detektoru apod.). S ohledem na nízké provozní náklady bude práce zaměřena na polovodičové detektory HgI₂, CdTe, případně CdZnTe, které mohou pracovat i při pokojové teplotě, případně je možné je chladit pouze Peltierovým článkem.
  • Teoretická práce (řešerše)
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, dobrá znalost anglického jazyka (studium odborných článků a knih)

Vlastimil Vrba

• Matematická analýza realizace gamma-optických časových „signálů“.
  • Využití Mössbauerova jevu umožňuje generaci „časových signálů“ rezonančně rozptýlených gamma fotonů. Vhodnou volbou experimentálních podmínek lze docílit detekce záření v definovaných časových režimech: pravidelný spojitý tvar, krátké pulzy, soustavy pulzů, atd. Práce se zaměřuje na matematický výpočet „inverzní úlohy“, tj. nalezení vhodného nastavení parametrů experimentu pro dosažení požadované časové závislosti. Součástí práce bude zhodnocení vhodných matematických prostředků, návrh a následné testování výpočetního algoritmu.
  • Zaměřeno na výpočty a programování
  • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou)
• Simulace polarizačních jevů v jaderných rezonančních experimentech.
  • Cílem práce je simulace transmisních experimentů jaderného rezonančního rozptylu gamma fotonů v přítomnosti polarizačních prvků a výpočet vhodných vlastností soustavy polarizačních materiálů pro konkrétní aplikace. Dále bude provedena rešerše a zhodnocení možností realizace takovýchto soustav pomocí vhodných dostupných materiálů.
  • Zaměřeno na simulace a výpočty
  • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou)

Lukáš Richterek

• Vnořovací (embedding) diagramy v programu Geogebra.
  • Cílem práce je sestrojení sady vnořovacích diagramů pro vybrané řezy statických prostoročasů v obecné teorii relativity (Schwarzchildovo řešení, kosmická struna) jako pomůcky k výuce základů obecné teorie relativity.
  • Teoretická rešeršní práce
• Modelování kosmologických modelů v programu Geogebra/Jupyter nootebook.
  • Cílem práce je sestrojení modelů časového vývoje homogenních a izotropních kosmologických modelů v programu Geogebra nebo v Pythonu jako Jupyter notebook.
  • Teoretická rešeršní práce

Jiří Pechoušek

• Systém charakterizace piezo-generátorů.
  • Realizace zařízení pro proměřování výtěžnosti systémů na bázi energy harvesting.
  • Získávání energie z vibrací, rešerše postupů, sestavení elektronického systému, vytvoření metodiky, programování automatického proměřování.
• Syntéza prvků piezo-generátorů.
  • Laboratorní příprava prvků na bázi polymerů a jejich zvlákňování. Modifikace primárních polymerů, dopování nanomateriály, tvorba vrstev a sestavení testovacích senzorů.
  • Rešerše postupů přípravy, test vybraných vzorků, porovnání vlastních připravených vzorků.
• Využití Mössbauerovy spektroskopie v metalurgii.
  • Pro aplikace v hutnictví, strojírenství, úpravy ocelí, kalení, apod. Identifikace fází jako martenzit, austenit, karbidy, atd. v různých fázích procesu tvorby a úpravy ocelí, výrobků, obrobků.
  • Měření v odrazové geometrii nedestruktivní metodou, měření v transmisní geometrii tenkých plátků, prášků, apod.
• Syntéza a charakterizace struktur FeS a jejich porovnání se strukturami obsažených v meteoritech
  • Rešerše metod příprav FeS struktur, typu troilit, realizace syntézy a jejich charakterizace.
  • Porovnání s měřením FeS struktury/fáze typicky obsažených v meteoritech.
• Syntéza a charakterizace slitin Fe-Ni a jejich porovnání se strukturami obsažených v meteoritech.
  • Rešerše metod příprav Fe-Ni slitin, realizace syntézy a jejich charakterizace.
  • Porovnání s měřením Fe-Ni slitin/fáze typicky obsažených v meteoritech.
• Algoritmy pro rychlé určení množství austenitu z mössbauerovských spekter.
  • Určování množství (zbytkového) austenitu pomocí Mössbauerovy spektroskopie v geometrii transmisní i odrazové.
  • V časovém vývoji získaných spekter po 1 minutových intervalech v reálném čase odhadnout co nejpřesněji množství austenitu vůči ostatním fázím. Vývoj algoritmů pro analýzu spekter a jejich porovnání.
• Strukturní transformace ocelí řízeným procesem tváření za studena.
  • Změna zejména perlitické struktury, vliv tváření na šířku lamel feritu a cementitu, rozklad cementitu, vznik sekundárního cementitu..
  • Analýzy pomocí metalografie, XRD, SEM, a zejména mössbauerovskou spektroskopií.
  • Spolupráce s firmou, možnost realizace formou stáže (studentský program, DPP).

Josef Kopp

• Zkoumání povrchu oxidů železa pomocí adsorpce plynů – srovnání adsorpčních měření s Ar a N₂.
  • V současné době probíhá zavádění Argonu (Ar) jako standardního plynu pro adsorpční měření mikroporézních vzorků. Pro měření s Ar prozatím neexistují referenční materiály. Rozdíl mezi pozorovanými BET plochami pro různé plyny může dosahovat až 30 %. Cílem práce bude připravit a poté proměřit sérii vzorků oxidů železa pomocí N₂ (77 K), Ar (77 K) a Ar (87 K) na přístroji Autosorb iQ a poté získané výsledky porovnat.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři

Petr Novák

• Transformace bimetalových šťavelanů v atmosféře konverzních plynů.
  • Bimetalové šťavelany jsou velmi slibným prekurzorem pro přípravu materiálů s vysokým aplikačním potenciálem. Při termickém rozpadu dochází k uvolňování plynů s redukčními účinky, které mohou zásadně ovlivnit výsledný produkt reakce. Studium transformace těchto materiálů v atmosféře konverzních plynů může vést k přípravě zajímavých materiálu.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp
• Vliv magnetických polí na experimenty v Mössbauerově spektroskopii.
  • Magnetické pole zásadně ovlivňuje měření v Mössbauerově spektroskopii. Proto je výhodné zjišťovat, jaký vliv má magnetické pole na scintilační detektor ionizačního záření a také na měřený vzorek. Práce bude zaměřena na využití experimentální sestavy pro měření magnetického pole, samotné měření magnetického pole a jeho vliv na měřicí techniku.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o problematiku, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Jan Kočiščák
• Digitální filtrace signálu z detektoru jaderného záření s aplikací v Mössbauerově spektroskopii.
  • Signál z detektoru jaderného záření v Mössbauerově spektroskopii obsahuje nežádoucí afterpulzy. Cílem práce je využít digitální filtrace signálu, realizované pomocí komparátorů a programovatelného hradlového pole k zajištění co nejlepšího poměru signálu k šumu a tedy rychlejšího a přesnějšího měření.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: chtít se naučit programovat v jazyku VHDL, znát základní logické obvody a základní analogovou elektroniku
  • Konzultant: Aleš Stejskal
• Aplikace FPGA pro konstrukci mnohokanálového analyzátoru.
  • V řadě experimentálních technik využívající ionizující záření je nutné znát přístrojové spektrum detektorů ionizujícího záření. To je často získáno pomocí jednokanálového analyzátoru. To je však poměrně neefektivní a zdlouhavé. Cílem je navrhnout a sestrojit mnohokanálový analyzátor s využitím hradlového pole (FPGA). Tento analyzátor umožní provádět měření přístrojových spekter výrazně efektivněji. Práce bude kombinovat návrh a realizaci elektroniky s programováním hradlového pole.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: chtít se naučit programovat v jazyku VHDL, chtít se naučit navrhovat plošné spoje, znát základní logické obvody a základní analogovou elektroniku
  • Konzultant: Aleš Stejskal
• Příprava karbidů železa.
  • Karbidy železa jsou velmi zajímavé zejména pro svoje unikátní mechanické, magnetické a katalytické vlastnosti. Práce bude zaměřena na přípravu těchto materiálů. Součástí práce bude charakterizace a analýza vzniklých materiálů.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp

Vít Procházka

• Měření Lamb-Mössbaurova faktoru - zadáno.
  • Lamb-Möessbauerův faktor je důležitým parametrem při vyhodnocování Möessbauerovských spekter a jednou z důležitých charakteristik pevné látky. Jedná se však o poměrně obtížně měřitelnou veličinu. Pro jeho určení je zpravidla nezbytné změřit teplotní závislost v širokém rozsahu teplot, což je časově, finančně i experimentálně náročné. Rezonanční Mössbauerovský spektrometr nabízí daleko snazší způsob měření Lamb-Mössbauerova faktoru. Cílem práce je vypracovat metodiku pro měření Lamb-Mössbauerova faktoru pomocí rezonančního spektrometru, srovnat výsledky získané z různých metod, proměřit teplotní závislosti Lamb-Mössbauerova faktoru různých materiálů a provést srovnání s obvykle používaným Debyeovým modelem.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Měření textury a napětí pomocí rentgenového difraktometru.
  • Rentgenová difrakce je jednou ze základních metod pro charakterizaci pevných látek. Umožňuje určovat strukturů, fázové složení a velikosti krystalových zrn. Mimo jiné poskytuje informace i o textuře a vnitřním napětí v látce. Cílem práce naučit se provádět měření textury a vnitřního napětí na difraktometru Bruker Advance D8. Popsat jeho parametry, rozlišovací schopnost a podobně. Součástí práce je porozumět také způsobu vyhodnocení těchto experimentů.
  • Zaměřeno na provádění experimentů a studium literatury
• Charakterizace pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii.
  • Mössbauerova spektroskopie je experimentální technika poskytující cenné informace o vlastnostech látek a jejich uspořádání. Důležitým parametrem Mössbauerovských spektrometrů je energetické rozlišení. To je ovlivňováno celou řadou faktorů. Mimo jiné například vibracemi. Cílem práce je detailně proměřit vlastnosti pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii s ohledem na energetické rozlišení, dále pak je cílem hledání optimálního nastavení pro měření.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři

Miroslav Mašláň

• Gama spektroskopie s HPGe detektorem.
  • HPGe detektor bude použit ke studiu gama spekter vybraných přírodních zdrojů. Bude provedena energetická a účinnostní kalibrace spektrometru a budou zkoumány vlivy prostředí na kalibraci spektrometru.

Libor Machala

• Stanovení efektivní tloušťky vzorků železo obsahujících nanomateriálů pro Mössbauerovu spektroskopii
  • Bude experimentálně i výpočetně stanovena efektivní (optimální) tloušťka vzorku vybraných železo obsahujících materiálů pro mössbauerovská měření. Bude též stanovena Debyeova teplota.
  • Experimentální i výpočetní práce
  • Předpoklady: znalost principů Mössbauerovy spektroskopie

Roman Chvátal

• Analýza fyzikální expozice v science centru s využitím eye-trackingových brýlí Pupil Labs Neon
  • Cílem práce je zmapovat interakce návštěvníků s interaktivními exponáty ve fyzikální expozici v science centru s využitím eye-trackingových brýlí Pupil Labs Neon, provést analýzu získaných dat a navrhnout možnosti dalšího výzkumu.
  • Výzkumná práce.
• Možnosti využití eye-trackingových brýlí Pupil Labs Neon pro analýzu interakcí žáků s fyzikálními didaktickými pomůckami
  • Cílem práce je zmapovat možnosti využití eye-trackingových brýlí Pupil Labs Neon pro analýzu interakcí žáků s vybranými fyzikálními didaktickými pomůckami či interaktivními exponáty a pomocí vlastních experimentálních měření ověřit jejich praktickou využitelnost.
  • Teoretická rešeršní práce s experimentálním zhodnocením.
• Přístupy k tvorbě vzdělávacích programů v science centrech
  • Cílem práce je na základě kvalitativního pedagogického výzkumu analyzovat přístupy k tvorbě vzdělávacích programů science center určených pro školní skupiny a na základě této analýzy vytvořit souhrnný přehled přístupů.
  • Výzkumná práce s praktickým výstupem v podobě souhrnného přehledu.
• Reflexe a hodnocení výsledků neformálního učení žáků ve školních vzdělávacích programech se zaměřením na oblast Člověk a příroda
  • Cílem práce je analyzovat přístupy k reflexi a požadavky na hodnocení výsledků neformálního učení žáků popsané v modelových školních vzdělávacích programech zveřejněných MŠMT a ve školních vzdělávacích programech vybraných základních škol, středních odborných škol a gymnázií a na základě této analýzy vytvořit souhrnný přehled těchto přístupů a požadavků.
  • Teoretická rešeršní práce s praktickým výstupem v podobě souhrnného přehledu.
• Didaktické strategie využívané ve vzdělávacích programech science center se zaměřením na oblast Člověk a příroda
  • Cílem práce je na základě kvalitativního pedagogického výzkumu analyzovat didaktické strategie využívané ve vybraných vzdělávacích programech science center a na základě této analýzy vytvořit souhrnný přehled těchto strategií.
  • Výzkumná práce s praktickým výstupem v podobě souhrnného přehledu.
• Reflexe žákovských prekonceptů a miskonceptů při návštěvě fyzikální interaktivní expozice v science centru
  • Cílem práce je na základě kvalitativního pedagogického výzkumu identifikovat prekoncepty a miskoncepty žáků, které vykazují před návštěvou fyzikální interaktivní expozice v science centru, a následně prostřednictvím žákovských reflexí analyzovat proměnu jejich porozumění z hlediska konceptuální změny.
  • Výzkumná práce.
• Hodnocení cílů vzdělávacích programů science center v kontextu koncepčního rámce PISA 2025 pro oblast přírodních věd
  • Cílem práce je posoudit soulad deklarovaných cílů vybraných vzdělávacích programů science center s koncepčním rámcem PISA 2025 pro oblast přírodních věd, a na základě tohoto hodnocení formulovat obecná doporučení pro stanovení cílů vzdělávacích programů.
  • Teoretická rešeršní práce s praktickým výstupem v podobě doporučení.

Lukáš Richterek

• Modelování fyzikálních dějů v prostředí Easy Java Simulations nebo GeoGebra/Jupyter notebook
  • Cílem práce je soubor dynamických modelů pro výuku fyziky na SŠ popř. základní vysokoškolský kurz v prostředí Easy Java Simulations, GeoGebra nebo v Pythonu jako Jupyter notebook.
  • Teoretická práce
• Školní pokusy s Arduinem (Micro:bitem)
  • Cílem práce je návrh jednoduchých měření použitelných pro výuku fyziky s mikropočítačem Arduino/Micro:bit a dostupnými senzory. Výstupem by měla být sada úloh s návody a pracovními listy včetně zpracování naměřených dat. Navazuje na předchozí práci s podobným tématem.
  • Experimentální práce
• Školní pokusy s tabletem nebo chytrým telefonem
  • Cílem práce je návrh jednoduchých měření použitelných pro výuku fyziky s tabletem popř. smartphonem se zaměřením na využití senzorů osvětlení, akcelerometr popř. senzor magnetického pole. Výstupem by měla být sada přibližně 10 úloh s návody včetně ukázky zpracování reálně naměřených dat. Navazuje na předchozí práci s podobným tématem.
  • Experimentální práce
• Brehmovy a Loedelovy prostoročasové diagramy
  • Cílem práce je vytvoření sady prostoročasových diagramů pro základní efekty a paradoxy speciální teorie relativity (dilatace času, kontrakce délek, paradox dvojčat apod.)
  • Teoretická rešeršní práce s vlastním výstupem v podobě prostoročasových diagramů.
• Modelování pohybu částic a světelných paprsků v okolí Hartleho červí díry
  • Cílem práce je modelovat pohyb částic a fotonů v okolí Hartleho červí díry (Hartle, J. B., 2003. . Addison Wesley) ve vhodném programu (GNU Octave, Python apod.).
  • Teoretická práce s počítačovým modelováním.
• Rozšířená realita ve výuce fyziky
  • Cílem je vytvořit přehled aktuálních možností využití rozšířené reality (augmented reality) ve výuce fyziky.
  • Teoretická rešeršní práce s případným vlastním modelováním pro mobilní zařízení.
• Úlohy z moderní fyziky ve Fyzikální olympiádě
  • Cílem práce je sestavit sbírku řešených úloh z moderní fyziky (např. fyzika mikrosvěta, teorie relativity) z celostátních kol a mezinárodní FO použitelnou k přípravě studentů na soutěž. Úlohy by měly být řazeny tematicky a podle obtížnosti.
  • Teoretická práce. Doporučuje se zpracování závěrečné zprávy systémem TeX/LaTeX.
• Využití eye-trackingu při sledování řešení úloh s odečítáním grafů
  • Cílem práce je pomocí eye-trackingu sledovat strategie řešení úloh vyžadujících odečítání z grafů.
  • Práce s pedagogickým výzkumem s využitím technologie eye-trackingu.
• Koncepty a představy žáků SŠ o zdánlivém pohybu Slunce a hvězd
  • Cílem je zmapovat a vyhodnotit znalosti žáků 1. a 2. ročníku SŠ o zdánlivém pohybu Slunce a hvězd na obloze pomocí překladu testu (Bekaert, H. et al. (2020). Design and validation of an instrument to test students’ understanding of the apparent motion of the Sun and stars. Physical Review Physics Education Research, 16(2), 020135. https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.16.020135).
  • Práce s pedagogickým výzkumem.

Jan Říha

• Experimentální realizace a teoretický popis Buquoyovy úlohy
• Využití eye-trackingu ke studiu vizuální interpretace operátoru gradient u studentů fyzikálních oborů.
• Využití eye-trackingu ke studiu vizuální interpretace operátoru rotace u studentů fyzikálních oborů

Jana Slezáková

• Gradované úlohy bez výpočtu s využitím online nástrojů ve výuce na ZŠ a SŠ
  • úlohy bez výpočtu ve výuce matematiky a fyziky, řešitelské strategie
  • tvorba vlastních gradovaných úloh a jejich využití ve výuce matematiky a fyziky na ZŠ/SŠ
• Digitální kompetence ve výuce přírodovědných předmětů
  • digitální kompetence ve výuce v 21. století
  • tvorba vlastní metodiky a výukových materiálů pro učitele na ZŠ/SŠ
  • dotazníkové šetření
• Moderní didaktika ve výuce přírodovědných předmětů
  • současné trendy výuky v 21. století
  • vzdělání pro budoucnost
  • tvorba výukových materiálů a metodických listů pro učitele
• Sebehodnocení žáka jako důležitý prvek vyučovacího procesu přírodovědných předmětů - zadáno

Lukáš Kouřil

• Hloubková analýza povrchů objemných železo-obsahujících vzorků pomocí Mössbauerovy spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření.
  • Nejčastěji využívané konvenční metody strukturní analýzy (např. XRD) jsou založeny na detekci charakteristického RTG záření, které má ovšem relativně malou penetrační hloubku (v závislosti na vlnové délce záření, fázovém složení vzorku apod.). Alternativou k této metodě je Mössbauerova spektroskopie s detekcí zpětně rozptýleného gama záření (BGMS), která vzhledem k detekci gama záření může dosáhnout větší penetrační hloubky a analyzovat tak povrch objemných vzorků mnohem lépe. Cílem práce bude ověřit vhodnost použití toroidního plynového proporcionálního detektoru plněného směsí kryptonu, argonu a methanu pro tuto metodu, výroba série vzorků metodou naprašování a jejich analýza pomocí BGMS, XRD, případně i CXMS. Následně bude provedeno porovnání naměřených dat z jednotlivých technik a také jejich shoda s teorií.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o danou problematiku, ochota trávit čas v laboratoři (KEF i VTP)

Jiří Pechoušek

• Systém charakterizace piezo-generátorů.
  • Realizace zařízení pro proměřování výtěžnosti systémů na bázi energy harvesting.
  • Získávání energie z vibrací, rešerše postupů, sestavení elektronického systému, vytvoření metodiky, programování automatického proměřování.
• Syntéza prvků piezo-generátorů.
  • Laboratorní příprava prvků na bázi polymerů a jejich zvlákňování. Modifikace primárních polymerů, dopování nanomateriály, tvorba vrstev a sestavení testovacích senzorů.
  • Rešerše postupů přípravy, test vybraných vzorků, porovnání vlastních připravených vzorků.
• Využití Mössbauerovy spektroskopie v metalurgii.
  • Pro aplikace v hutnictví, strojírenství, úpravy ocelí, kalení, apod. Identifikace fází jako martenzit, austenit, karbidy, atd. v různých fázích procesu tvorby a úpravy ocelí, výrobků, obrobků.
  • Měření v odrazové geometrii nedestruktivní metodou, měření v transmisní geometrii tenkých plátků, prášků, apod.
• Syntéza a charakterizace struktur FeS a jejich porovnání se strukturami obsažených v meteoritech
  • Rešerše metod příprav FeS struktur, typu troilit, realizace syntézy a jejich charakterizace.
  • Porovnání s měřením FeS struktury/fáze typicky obsažených v meteoritech.
• Syntéza a charakterizace slitin Fe-Ni a jejich porovnání se strukturami obsažených v meteoritech.
  • Rešerše metod příprav Fe-Ni slitin, realizace syntézy a jejich charakterizace.
  • Porovnání s měřením Fe-Ni slitin/fáze typicky obsažených v meteoritech.
• Algoritmy pro rychlé určení množství austenitu z mössbauerovských spekter.
  • Určování množství (zbytkového) austenitu pomocí Mössbauerovy spektroskopie v geometrii transmisní i odrazové.
  • V časovém vývoji získaných spekter po 1 minutových intervalech v reálném čase odhadnout co nejpřesněji množství austenitu vůči ostatním fázím. Vývoj algoritmů pro analýzu spekter a jejich porovnání.
• Strukturní transformace ocelí řízeným procesem tváření za studena.
  • Změna zejména perlitické struktury, vliv tváření na šířku lamel feritu a cementitu, rozklad cementitu, vznik sekundárního cementitu..
  • Analýzy pomocí metalografie, XRD, SEM, a zejména mössbauerovskou spektroskopií.
  • Spolupráce s firmou, možnost realizace formou stáže (studentský program, DPP).

Petr Novák

• Vliv magnetických polí na experimenty v Mössbauerově spektroskopii.
  • Magnetické pole zásadně ovlivňuje měření v Mössbauerově spektroskopii. Proto je výhodné zjišťovat, jaký vliv má magnetické pole na scintilační detektor ionizačního záření a také na měřený vzorek. Práce bude zaměřena na využití experimentální sestavy pro měření magnetického pole, samotné měření magnetického pole a jeho vliv na měřicí techniku.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem o problematiku, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Jan Kočiščák
• Digitální filtrace signálu z detektoru jaderného záření s aplikací v Mössbauerově spektroskopii.
  • Signál z detektoru jaderného záření v Mössbauerově spektroskopii obsahuje nežádoucí afterpulzy. Cílem práce je využít digitální filtrace signálu, realizované pomocí komparátorů a programovatelného hradlového pole k zajištění co nejlepšího poměru signálu k šumu a tedy rychlejšího a přesnějšího měření.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: chtít se naučit programovat v jazyku VHDL, znát základní logické obvody a základní analogovou elektroniku
• Aplikace FPGA pro konstrukci mnohokanálového analyzátoru.
  • V řadě experimentálních technik využívající ionizující záření je nutné znát přístrojové spektrum detektorů ionizujícího záření. To je často získáno pomocí jednokanálového analyzátoru. To je však poměrně neefektivní a zdlouhavé. Cílem je navrhnout a sestrojit mnohokanálový analyzátor s využitím hradlového pole (FPGA). Tento analyzátor umožní provádět měření přístrojových spekter výrazně efektivněji. Práce bude kombinovat návrh a realizaci elektroniky s programováním hradlového pole.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: chtít se naučit programovat v jazyku VHDL, chtít se naučit navrhovat plošné spoje, znát základní logické obvody a základní analogovou elektroniku
• Příprava karbidů železa.
  • Karbidy železa jsou velmi zajímavé zejména pro svoje unikátní mechanické, magnetické a katalytické vlastnosti. Práce bude zaměřena na přípravu těchto materiálů. Součástí práce bude charakterizace a analýza vzniklých materiálů.
  • Experimentální práce v laboratoři
  • Předpoklady: aktivní zájem, ochota trávit čas v laboratoři
  • Konzultant: Josef Kopp

Vít Procházka

• Měření Lamb-Mössbaurova faktoru - zadáno.
  • Lamb-Möessbauerův faktor je důležitým parametrem při vyhodnocování Möessbauerovských spekter a jednou z důležitých charakteristik pevné látky. Jedná se však o poměrně obtížně měřitelnou veličinu. Pro jeho určení je zpravidla nezbytné změřit teplotní závislost v širokém rozsahu teplot, což je časově, finančně i experimentálně náročné. Rezonanční Mössbauerovský spektrometr nabízí daleko snazší způsob měření Lamb-Mössbauerova faktoru. Cílem práce je vypracovat metodiku pro měření Lamb-Mössbauerova faktoru pomocí rezonančního spektrometru, srovnat výsledky získané z různých metod, proměřit teplotní závislosti Lamb-Mössbauerova faktoru různých materiálů a provést srovnání s obvykle používaným Debyeovým modelem.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři
• Měření textury a napětí pomocí rentgenového difraktometru.
  • Rentgenová difrakce je jednou ze základních metod pro charakterizaci pevných látek. Umožňuje určovat strukturů, fázové složení a velikosti krystalových zrn. Mimo jiné poskytuje informace i o textuře a vnitřním napětí v látce. Cílem práce naučit se provádět měření textury a vnitřního napětí na difraktometru Bruker Advance D8. Popsat jeho parametry, rozlišovací schopnost a podobně. Součástí práce je porozumět také způsobu vyhodnocení těchto experimentů.
  • Zaměřeno na provádění experimentů a studium literatury
• Charakterizace pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii.
  • Mössbauerova spektroskopie je experimentální technika poskytující cenné informace o vlastnostech látek a jejich uspořádání. Důležitým parametrem Mössbauerovských spektrometrů je energetické rozlišení. To je ovlivňováno celou řadou faktorů. Mimo jiné například vibracemi. Cílem práce je detailně proměřit vlastnosti pohybového zařízení pro Mössbauerovu spektroskopii s ohledem na energetické rozlišení, dále pak je cílem hledání optimálního nastavení pro měření.
  • Experimentální práce
  • Předpoklady: aktivní zájem, schopnost analytického myšlení, ochota trávit čas v laboratoři

Vlastimil Vrba

• Kvantově-mechanický popis rezonanční interakce gama fotonů s vícehladinovým jaderným systémem.
  • Jedním z prozatím nevyřešených problémů fyziky je jev stimulované emise gama záření (fotonů emitovaných atomovými jádry). Mezi systémy, které se jeví jako potenciálně vhodné pro pozorování tohoto jevu, patří jádra vykazující bezodrazovou absorpci a emisi gama fotonů, tedy je u nich pozorován tzv. Mossbauerův jev. Doposud bylo vypracováno několik konceptů experimentálního řešení, nicméně před realizací experimentu samotného je vhodné výsledky experimentu teoreticky predikovat. K tomu by měl sloužit plně kvantový popis interakce gama záření s rezonančním prostředím jader. Práce se zaměřuje na aplikování kvantově-mechanického modelu k popisu jaderného rezonančního rozptylu gama záření na více- hladinovém systému atomových jader ⁵⁷Fe. Výsledky práce by měly vést k popisu a simulacím zmíněných experimentů.
  • Zaměřeno na výpočty a programování
  • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, základní znalosti programování, znalosti v rozsahu základního kurzu kvantové mechaniky
• Matematická analýza realizace gamma-optických časových „signálů“.
  • Využití Mössbauerova jevu umožňuje generaci „časových signálů“ rezonančně rozptýlených gamma fotonů. Vhodnou volbou experimentálních podmínek lze docílit detekce záření v definovaných časových režimech: pravidelný spojitý tvar, krátké pulzy, soustavy pulzů, atd. Práce se zaměřuje na matematický výpočet „inverzní úlohy“, tj. nalezení vhodného nastavení parametrů experimentu pro dosažení požadované časové závislosti. Součástí práce bude zhodnocení vhodných matematických prostředků, návrh a následné testování výpočetního algoritmu.
  • Zaměřeno na výpočty a programování
  • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou)
• Simulace polarizačních jevů v jaderných rezonančních experimentech.
  • Cílem práce je simulace transmisních experimentů jaderného rezonančního rozptylu gamma fotonů v přítomnosti polarizačních prvků a výpočet vhodných vlastností soustavy polarizačních materiálů pro konkrétní aplikace. Dále bude provedena rešerše a zhodnocení možností realizace takovýchto soustav pomocí vhodných dostupných materiálů.
  • Zaměřeno na simulace a výpočty
  • Předpoklady: schopnost matematického řešení fyzikálních problémů, ochota naučit se programovat (zkušenosti s programováním výhodou)

Libor Machala

• Stanovení efektivní tloušťky vzorků železo obsahujících nanomateriálů pro Mössbauerovu spektroskopii.
  • Bude experimentálně i výpočetně stanovena efektivní (optimální) tloušťka vzorku vybraných železo obsahujících materiálů pro mössbauerovská měření. Bude též stanovena Debyeova teplota.
  • Experimentální i výpočetní práce
  • Předpoklady: znalost principů Mössbauerovy spektroskopie
• Studium mechanismů oxidačních procesů s účastí sloučenin s vysokým valenčním stavem železa užitím metod Mössbauerovy spektroskopie.
  • Železany, železičnany a železičitany jako sloučeniny s vyšším valenčním stavem železa se v praxi využívají zejména při oxidativních procesech čištění vod. Je tak možné ve vodě efektivně odbourávat vybrané polutanty, např. arsen, antimon či sinice. Pro rutinní využívání v praxi je nezbytně nutné znát složení vstupního materiálu (tzv. ferátu), mechanismus reakce s polutantem ve vodném prostředí a složení produktu po skončení procesu a separaci pevné fáze. Klíčovou metodou pro charakterizaci materiálů je ⁵⁷Fe Mössbauerova spektroskopie, která může být využívána v různých (i netradičních) variantách, jako např. in-situ vysokoteplotní měření, rezonanční spektroskopie, dopředný jaderný rozptyl atd.
  • Experimentální práce

Jan Říha

• Analýza experimentálních dat rotační polarizace a kruhového dichroismu krystalů.

Jan Švec

• Vztahy mezi pravo-levou asymetrií kmitání hlasivek a intenzitou hlasu: Studie pomocí vysokorychlostní videolaryngoskopie.
  • Relationships between the left-right asymmetry of vocal fold vibration and voice intensity: A laryngeal high-speed videoendoscopic study
  • Kmitání hlasivek se mění s intenzitou produkovaného hlasu. Cílem práce bude zjistit, jak ovlivňuje intenzita hlasu pravo-levou asymetrii kmitání hlasivek, a to při spojité změně z tiché fonace do hlasité fonace na stejné výšce tónu. Kmity hlasivek budou zaznamenány pomocí vysokorychlostní videolaryngoskopie simultánně s elektroglotografickým a mikrofonním signálem hlasu. Pořízené videozáznamy budou segmentovány programem Glottis Analysis Tools, pomocí kterého budou zjištěny průběhy kmitů pravé a levé hlasivky. Tyto budou poté parametrizovány pomocí skriptů vytvořených v Matlabu pro zjištění fázového rozdílu mezi kmitáním pravé a levé hlasivky.
  • Experimentální práce
  • Konzultant: Hugo Lehoux, M.Sc.
  • Předpoklady: práce je vhodná pro studenty, kteří mají zpěvní dovednost.