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 3krát 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.

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).

David Smrčka

• Studium termické dekompozice šťavelanu železnatého lisovaného do tablet.
  • Cílem práce je tvorba tablet šťavelanu železnatého lisováním s vhodným suchým pojivem a studium jejich strukturních transformací během žíhání. Náplní práce bude najít vhodné suché pojivo pro tvorbu tablet a připravit metodiku pro lisování. Dále charakterizování strukturních transformací během termické dekompozice připravených vzorků.
  • Experimentální práce
• Příprava železo-obsahujících tenkých vrstev pro ozařování rychlými těžkými ionty.
  • Cílem práce je seznámení se s tvorbou tenkých vrstev naprašováním. Dále příprava vybraných tenkých vrstev obsahujících železo a jejich charakterizace. Ty budou dále použity k výzkumu strukturních transformací vyvolaných dopadem rychlých těžkých iontů (swift heavy ions) na povrch materiálu.
  • Experimentální práce
• Možné způsoby implementace modelu fázových polí.
  • Cílem práce je připravit rešerši o počítačových simulacích fázových transformací využitím modelu fázových polí. Nastudování teoretického principu této metody, vytvoření přehledu již existujících programů používajících tuto metodu a jejich srovnání z pohledu aplikace pro studium nanokrystalizace. Případně vytvoření vlastní ukázky.
  • Teoretická rešeršní práce

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

Roman Kubínek

• Měření nevodivých a nestandardních vzorků pro SEM. - zadáno
  • Student by měl popsat vliv parametrů SEM na zobrazení nevodivých a nestandardních typů vzorků (zejména UN, citlivosti detektorů…). Popsat, co se děje se vzorkem, když není zajištěna jeho vodivost, případně popsat zařízení k úpravě vzorků pro dosažení lepšího kontrastu. Jednotlivé vzorky budou vytipovány podle dosavadních zkušeností laboratoře SEM.
  • Experimentální práce

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

David Smrčka

• Srovnání studijních programů učitelství fyziky na tuzemských a evropských univerzitách.
  • Jedná se o rešeršní práci, v jejímž rámci student/ka prostuduje strukturu studijních programů učitelství fyziky pro bakalářské i navazující studium nabízených na vybraných univerzitách v ČR a v zahraniční. Následně provede srovnání mezi studijními programy v rámci ČR a dále mezi ČR a zahraničními univerzitami. Tato práce by měla posloužit jako podkladový materiál pro možné budoucí úpravy v akreditaci studijních programů učitelství fyziky.

Roman Kubínek

• Supravodivost jako téma v učebnicích středoškolské fyziky.
  • zadáno

Renata Holubová

• Termografie.
  • Cílem je krátkodobé a dlouhodobé sledování vybraných fenoménů pomocí termokamery. Lze využít mezipředmětových vztahů (děje fyzikální, chemické, biologické). Budou analyzovány možnosti využití termokamery ve výuce přírodovědných předmětů.
  • zadáno
• Zajímavé fyzikální úlohy.
  • zadáno

Tereza Hrouzková

• Analýza zahraničních učebnic fyziky
  • Rešeršní a komparativní práce zabývající se porovnáváním tuzemských soudobých učebnic a dalších obdobných zdrojů se zahraničními. Studium případných odlišných přístupů v rámci objasňování nového učiva, porovnávání tuzemských a zahraničních kurikul. Případná experimentální aplikace zjištěného odlišného zahraničního přístupu v rámci pedagogické praxe nebo učitelského působení. Vhodné pro studenty s dobrou znalostí cizích jazyků.
• Mezioborové vyučování prostřednictvím tandemové výuky (fyzika-geografie/historie/chemie aj.)
  • Rešeršní a praktická práce zaměřená na podporu mezioborových vazeb na střední/základní škole prostřednictvím tandemové výuky. Student navrhne, vytvoří a zpracuje metodiky k vyučovacím celkům, které budou realizovány formou tandemové výuky, s přihlédnutím k současným trendům výuky. Navržené lekce by měly být aplikovány na škole (například v rámci pedagogických praxí) včetně reflexe a vyhodnocení.
• Únikové hry ve výuce fyziky
  • Rešeršní a praktická práce zaměřená na podporu motivace, podnikavosti a badatelského přístupu ve výuce fyziky na základních a středních školách pomocí únikových her a online únikových her. Předpokládá se, že student navrhne a vytvoří hry včetně metodických listů a dalších podpůrných materiálů na různé tematické celky v různých úrovních. Následně vybrané hry aplikuje a vyhodnotí při pedagogické praxi. Vytvořené materiály budou zpracovány na volně přístupném webu.
• Výlety za fyzikou
  • Rešeršní, a především praktická práce zaměřená na možnosti nejen školních výletů spojených s fyzikou. Součástí práce je přehled vybraných míst v ČR vhodných pro exkurzi či jiné aktivity spojených s fyzikálním vzděláváním. Student se v rámci teoretické části seznámí také s problematikou školních exkurzí a potřebnou legislativou. Cílem praktické části je zpracovat materiály k vybraným místům (teoretické zpracování problematiky týkající se daného výletu, pracovní listy, metodické listy pro učitele, materiály sloužící k upevnění nabytých znalostí,), ale také hry s fyzikálním zaměřením. Výhodou aprobace fyzika-geografie.
• Využití 3D tisku ve výuce fyziky
  • Rešeršní, a především praktická práce zaměřená na možnosti využití 3D tisku na tuzemských základních a středních školách. Součástí práce je vlastní tisk 3D objektů na dostupné tiskárně fa Prusa Research, které by nalezly uplatnění jako nové učební pomůcky, science hračky či náhradní díly ve smyslu alternativy pro nedostupné nebo finančně nákladné pomůcky („low cost“ řešení). Předpokládá se kompletní zpracování portfolia v bezplatném software pro 3D grafiku, příprava kódu pro 3D tiskárnu, samotný tisk a návrh možností pro sdílení zdrojových dat. Efektivnost využití vytvořených výstupů je možné prakticky ověřit na škole, například v rámci pedagogické praxe.

Lukáš Richterek

• Lincolnova trubice
  • Cílem práce je sestrojení pomůcky k demonstraci stojatého zvukového vlnění pomocí soustavy reproduktorů a LED (Lincoln, J., 2019. The Lincoln’s Tube: A new apparatus for demonstrating sound standing waves. The Physics Teacher, 58(1), 74–75. https://doi.org/10.1119/1.5141985).
  • Experimentální práce
• 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
  • Cílem práce je sestrojení modelů časového vývoje homogenních a izotropních kosmologických modelů v programu Geogebra.
  • Teoretická rešeršní práce
• Vytvoření hry z historie fyziky
  • Cílem práce je vytvoření hry typu Phystory zaměřenou na dějiny fyziky (popř. pouze na dějiny fyziky v našich zemích).
  • Teoretická rešeršní práce s praktickým výstupem v podobě hry
• Rozšířená realita ve výuce fyziky
  • Cílem je vytvořit přehled aktuálních možností využití rozšířené reality (augmented reality) ve výuce fyziky.
  • Teoretická rešeršní práce

Jan Říha

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

Jana Slezáková

• Projektové vyučování a jeho implementace ve výuce přírodovědných předmětů
  • vymezení pojmu projektové vyučování, historický pohled na vývoj pojmu projektová výuka, současné problémy projektové výuky, učitel a žák v projektové výuce, pozitiva a negativa
  • integrace průřezových témat v projektové výuce na ZŠ a SŠ
  • konkrétní náměty na realizaci projektové výuky, výběr vhodných témat v daném aprobačním předmětu
• Využití online nástrojů ve výuce přírodovědných předmětů
  • výukové metody, historický vývoj, další formy vzdělávání a jejich zařazení ve výuce na ZŠ a SŠ, pozitiva, negativa, současná výuka, RVP ZV, RVP G
  • příklady webových (případně mobilních) aplikací a jejich využití ve výuce, tvorba výukových materiálů s využitím online nástrojů v daném aprobačním předmětu
• Model responzivní výuky a jeho implementace v hodinách matematiky
  • přínos responzivní výuky vpřírodovědných předmětech;
  • model výuky v 21. století – trendy, možnosti;
  • tvorba modelových výukových materiálů pro učitele s využitím responzivní výuky;
  • přínos responzivní výuky v přírodovědných předmětech.
• Hodnocení práce učitele vedením školy v ČR a ve vybrané zemi EU. Jak se pozná dobrý učitel?
  • pojem 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

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)

David Smrčka

• Možné způsoby implementace modelu fázových polí.
  • Cílem práce je připravit rešerši o počítačových simulacích fázových transformací využitím modelu fázových polí. Nastudování teoretického principu této metody, vytvoření přehledu již existujících programů používajících tuto metodu a jejich srovnání z pohledu aplikace pro studium nanokrystalizace. Případně vytvoření vlastní ukázky.
  • Teoretická rešeršní práce

Lukáš Richterek

• Lincolnova trubice.
  • Cílem práce je sestrojení pomůcky k demonstraci stojatého zvukového vlnění pomocí soustavy reproduktorů a LED (Lincoln, J., 2019. The Lincoln’s Tube: A new apparatus for demonstrating sound standing waves. The Physics Teacher, 58(1), 74–75. https://doi.org/10.1119/1.5141985).
  • Experimentální práce
• 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.
  • Cílem práce je sestrojení modelů časového vývoje homogenních a izotropních kosmologických modelů v programu Geogebra.
  • Teoretická rešeršní práce
• Paradox dvojčat ve speciální teorii relativity.
  • Cílem práce je přehledně shrnout různá početní i grafická řešení jednoho z nejznámějších paradoxů STR. Práce bude vyžadovat konstrukci prostoročasových diagramů ve vhodném software (např. Geogebra).
  • 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.

Fredericus Linderhof

• Program v LabVIEW pro simulaci signálů mössbauerovského spektrometru.
  • Pro testování nových programů nebo nových rozšíření programů mössbauerovského spektrometru se momentálně používají reálné radioaktivní zdroje. Cílem práce je sestavit program, který by takové zdroje simuloval. Pomocí toho by se dal zrychlit a usnadnit vývoj programů.
  • Programovací práce (LabVIEW)

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

Renata Holubová

• Fyzika s vysokorychlostní kamerou
  • Záznam vybraných experimentů pomocí vysokorychlostní kamery. Budou vytvořeny ukázkové vyučovací hodiny s využitím těchto záznamů. Je možné využít mezipředmětových vztahů (experimenty přesahující rámec fyziky).
• Stavebnice ve výuce fyziky
  • Příprava podkladů pro využití různých druhů stavebnic,  dostupných na našem trhu, ve výuce fyziky.

Tereza Hrouzková

• Analýza zahraničních učebnic fyziky
  • Rešeršní a komparativní práce zabývající se porovnáváním tuzemských soudobých učebnic a dalších obdobných zdrojů se zahraničními. Studium případných odlišných přístupů v rámci objasňování nového učiva, porovnávání tuzemských a zahraničních kurikul. Případná experimentální aplikace zjištěného odlišného zahraničního přístupu v rámci pedagogické praxe nebo učitelského působení. Vhodné pro studenty s dobrou znalostí cizích jazyků.
• Mezioborové vyučování prostřednictvím tandemové výuky (fyzika-geografie/historie/chemie aj.)
  • Rešeršní a praktická práce zaměřená na podporu mezioborových vazeb na střední/základní škole prostřednictvím tandemové výuky. Student navrhne, vytvoří a zpracuje metodiky k vyučovacím celkům, které budou realizovány formou tandemové výuky, s přihlédnutím k současným trendům výuky. Navržené lekce by měly být aplikovány na škole (například v rámci pedagogických praxí) včetně reflexe a vyhodnocení.
• Únikové hry ve výuce fyziky
  • Rešeršní a praktická práce zaměřená na podporu motivace, podnikavosti a badatelského přístupu ve výuce fyziky na základních a středních školách pomocí únikových her a online únikových her. Předpokládá se, že student navrhne a vytvoří hry včetně metodických listů a dalších podpůrných materiálů na různé tematické celky v různých úrovních. Následně vybrané hry aplikuje a vyhodnotí při pedagogické praxi. Vytvořené materiály budou zpracovány na volně přístupném webu.
• Výlety za fyzikou
  • Rešeršní, a především praktická práce zaměřená na možnosti nejen školních výletů spojených s fyzikou. Součástí práce je přehled vybraných míst v ČR vhodných pro exkurzi či jiné aktivity spojených s fyzikálním vzděláváním. Student se v rámci teoretické části seznámí také s problematikou školních exkurzí a potřebnou legislativou. Cílem praktické části je zpracovat materiály k vybraným místům (teoretické zpracování problematiky týkající se daného výletu, pracovní listy, metodické listy pro učitele, materiály sloužící k upevnění nabytých znalostí,), ale také hry s fyzikálním zaměřením. Výhodou aprobace fyzika-geografie.
• Využití 3D tisku ve výuce fyziky
  • Rešeršní, a především praktická práce zaměřená na možnosti využití 3D tisku na tuzemských základních a středních školách. Součástí práce je vlastní tisk 3D objektů na dostupné tiskárně fa Prusa Research, které by nalezly uplatnění jako nové učební pomůcky, science hračky či náhradní díly ve smyslu alternativy pro nedostupné nebo finančně nákladné pomůcky („low cost“ řešení). Předpokládá se kompletní zpracování portfolia v bezplatném software pro 3D grafiku, příprava kódu pro 3D tiskárnu, samotný tisk a návrh možností pro sdílení zdrojových dat. Efektivnost využití vytvořených výstupů je možné prakticky ověřit na škole, například v rámci pedagogické praxe.

Roman Kubínek

• Fyzikální aspekty hudebních záznamů.
  • zadáno
• Elektronový mikroskop, jako prostředek integrované výuky fyziky
  • Student se seznámí s konstrukcí standardního elektronového mikroskopu, popíše jeho základní části, zvládne popis interakce primárního elektronového svazku se vzorkem a na jejím základě tvorbu jednotlivých kontrastů (obrazových dat, …) pro charakterizaci vzorku.
    Hlavním úkolem bude, integrovat poznatky středoškolské fyziky, případně „mírně“ nad standard SŠ fyziky, které jsou spojené s elektronovým mikroskopem.
    Součástí diplomové práce budou výsledky s tématem související experimentální práce s využitím SEM Vega, který je v laboratoři nanotechnologií KEF PřF UP.
• Zobrazovací metody v medicíně, jako prostředek integrované výuky fyziky
  • Student se seznámí s fyzikálními principy zobrazovacích metod, používaných v medicíně – sonografií, výpočetní tomografií (CT), zobrazením magnetickou rezonancí (MRI) a pozitronovou emisní tomografií (PET). Cílem práce bude, integrovat poznatky středoškolské fyziky, případně poznatky nad její rámec, které jsou spojené se základním fyzikálním principem těchto zobrazovacích metod.

Lukáš Richterek

• Prvky Science Studies ve výuce fyziky na SŠ
  • Cílem práce je zmapovat možnosti zařazení prvků science studies do výuky na SŠ (tj. se zaměřením na procesy utváření vědeckého poznání a roli vědy v jejím společenském kontextu). Výstupem by měl být návrh podpůrných materiálů ve formě pracovních listů, jež budou využívat těchto prvků pro vybraná témata ve výuce fyziky na úrovni SŠ.
  • Materiály by měly být prakticky evaluovány při práci s žáky v hodině nebo výběrovém semináři.
  • Teoretická rešeršní práce s výstupem do výuky
  • Konzultant: Mgr. Lukáš Zámečník Hadwiger, Ph.D. (FF UPOL)
• Brehmovy a Loedelovy prostoročasové diagramy
  • Cílem práce je vytvoření sady prostoročasových diagramů pro základní efekty a paradoxy speciální teorie relativity (dolatace času, kontrakce délek, paradox dvojčat apod.)
  • Teoretická rešeršní práce s vlastním výstupem v podobě prostoročasových diagramů
• Modelování fyzikálních dějů v prostředí Easy Java Simulations nebo GeoGebra
  • Cílem práce je soubor dynamických modelů pro výuku fyziky na SŠ popř. základní vysokoškolský kurz v prostředí Easy Java Simulations nebo GeoGebra.
  • Teoretická práce s počítačovým modelováním
• 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. Gravity: An Introduction to Einstein’s General Relativity. Addison Wesley.) ve vhodném programu (GNU Octave, Python apod.)
  • Teoretická práce s počítačovým modelováním
• Vytvoření hry z historie fyziky
  • Cílem práce je vytvoření hry typu Phystory zaměřenou na dějiny fyziky (popř. pouze na dějiny fyziky v našich zemích).
  • Teoretická rešeršní práce s praktickým výstupem v podobě hry
• Rozšířená realita ve výuce fyziky
  • Cílem je vytvořit přehled aktuálních možností využití rozšířené reality (augmented reality) ve výuce fyziky.
  • Teoretická rešeršní práce s vlastním modelováním pro mobilní zařízení
• 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
• 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

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

• Sebehodnocení žáka jako důležitý prvek vyučovacího procesu přírodovědných předmětů
  • pojem hodnocení, sebehodnocení žáka, historický vývoj, funkce sebehodnocení, sebehodnocení a RVP
  • klíčové kompetence a rozvoj žákova sebehodnocení, tvorba sebehodnotících nástrojů ve výuce přírodovědných předmětů ve vztahu ke klíčovým kompetencím, realizace výzkumu a následná analýza na vybrané ZŠ/SŠ
• Didaktické hry s prvky geometrie ve výuce matematiky a fyziky
  • zadáno
  • pojem hra, didaktická hra, teorie her, hra jako nástroj tvořivého vyučování
  • didaktická hra a kurikulární dokumenty, hry geometrické, matematické a fyzikální
  • tvorba souboru vlastních didaktických her s prvky geometrie ve výuce matematiky a fyziky na ZŠ/SŠ, které mohou posloužit vyučujícím matematiky a fyziky při startovacích aktivitách v rámci výuky
• 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
  • vorba vlastní metodiky a výukových materiálů pro učitele na ZŠ/SŠ
  • dotazníkové šetření

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)

David Smrčka

• Modifikace programu simulace nanokrystalizace kovových skel na bázi celulárních automatů.
  • V programovacím jazyce C byl napsán program pro simulování nanokrystalizace kovových skel využitím celulárních automatů. V současnosti umožňuje studovat izotermické žíhání kovových skel. Cílem práce je upravit program tak, aby šlo simulovat dynamické žíhání.
  • Programování v C nebo Python, teoretická znalost problematiky

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)

Fredericus Linderhof

• Ovládání Easy-MCS pro mössbauerovský spektrometr.
  • Na katedře je k dispozici přístroj Ortec Easy-MCS mnohokanálový scaler, který je použitelný k měření mössbauerovského spektra a má výhodu v tom, že může třeba měřit 65 536 kanálů. Nevýhoda je, že software k tomu přístroji je všeobecný a nemá funkce specifické pro Mössbauerovu spektroskopii jako třeba 2016-Spectrometer.VI má. Diplomová práce by spočívala v napsání programu, který by umožnil využití Easy-MCS pro Mössbauerovu spektroskopii.
  • Programovací práce (LabVIEW)

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.