http://hdl.handle.net/20.500.11956/1903 Faculty of Mathematics and Physics 2026-06-04T19:54:35Z http://hdl.handle.net/20.500.11956/208010 Digital systems - computing education after curricular reform Digitální technologie ovlivňují téměř každý aspekt každodenního života, avšak výukové materiály pro druhý stupeň základních škol, které by žákům pomáhaly porozumět tomu, jak tyto technologie skutečně fungují a zároveň vycházely z výzkumných poznatků, jsou stále nedostatkové. Přestože mnoho národních kurikul, včetně českého, klade důraz na konceptuální porozumění digitálním systémům, učitelé, zejména tzv. "neaprobovaní", postrádají strukturované a pedagogicky ukotvené materiály k tématům, jako je počítačová architektura či infrastruktura internetu. Tato disertace tuto mezeru řeší prostřednictvím čtyř vzájemně provázaných komponent. První komponentou je syntéza empirických poznatků o žákovských prekoncepcích internetu, založená na systematickém přehledu literatury, autorčině magisterské práci a intervenční studii se smíšeným designem. Druhá komponenta - publikovaná jako recenzovaný článek v odborném periodiku - se paralelně zaměřuje na žákovské prekoncepce o principech počítačů. Zjištění z těchto dvou empirických částí představovala výchozí bod pro návrh výukových materiálů ve třetí a čtvrté komponentě, které byly zveřejněny jako příspěvky na mezinárodních konferencích. Tyto části představují a evaluují modelové hodiny zaměřené na principy internetu a principy počítačů, navržené podle modelu Evokace-...; Digital technologies shape nearly every aspect of everyday life, yet research-based instructional materials that help lower secondary students understand how these technologies actually work remain scarce. While many national curricula, including the Czech one, now emphasise conceptual understanding of digital systems, teachers, especially non-specialists, lack structured, pedagogically grounded resources for topics such as computer architecture and internet infrastructure. This dissertation addresses this gap through four interconnected components. First, it synthesises empirical findings on students' preconceptions about the internet, drawing on a systematic review, an interview-based master's thesis by the author, and a mixed-methods intervention study. Second, it examines students' preconceptions about computers using a parallel methodological approach; this component is presented in the form of a peer-reviewed journal article. Insights from these empirical components directly informed the design of the instructional materials developed in the third and fourth components, both of which are presented as conference papers. These two components introduce and evaluate model lessons on internet principles and on computer principles, designed according to the Evocation-Realization of Meaning-Reflection (ERR)... 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/20.500.11956/207981 Viscoelastic rate-type fluids: a study of the effect of stress diffusion by means of numerical simulations Popsat viskoelastické tekutiny je obtížný úkol, protože viskoelastické jevy nejsou za- tím plně pochopeny. Tato práce využívá metodu pro odvození viskoelastických modelů, které jsou schopny přesně zachytit chování tekutin na polymerní bázi, jež makroskopicky vykazují jev nazvaný napěťová difúze, v souladu s konzistentním termodynamickým rámcem. Tyto modely jsme implementovali pomocí open-source výpočetní platformy FEniCS, jako knihovny konečných prvků pro jazyk Python, a poskytujeme numerickou studii napěťové difúze jakožto stabilizace. Rozšířením naší implementace o metodu ALE (arbitrary Lagrangian-Eulerian method) jsme schopni simulovat dobře známé ne- newtonovské jevy, zejména Weissenbergův jev, což dokazuje účinnost našeho přístupu k lepšímu porozumění těchto složitých tekutin. 1; Describing viscoelastic fluids is a difficult task, as the viscoelastic phenomena are not fully understood. This work follows a method for deriving viscoelastic models that accu- rately capture the behavior of fluids with polymeric substances, which macroscopically manifest as the stress diffusion, within a consistent thermodynamic framework. We im- plemented these models using the open-source computing platform FEniCS as a finite element library for Python, and we provide a numerical study of the stress diffusion as a stabilization. By extending our implementation using the arbitrary Lagrangian-Eulerian method, we are able to simulate well-known non-Newtonian phenomena, in particular the Weissenberg effect, demonstrating the effectiveness of our approach in enabling a better understanding of these complex fluids. 1 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/20.500.11956/207977 Magneto transport and magneto-thermal transport phenomena in altermagnets Tato disertační práce se zabývá magnetotransportními a magnetotermálními trans- portními jevy jako silnými sondami magnetické symetrie v materiálech s komplexními magnetickými strukturami, se zvláštním zaměřením na nově vznikající altermagnet- ické systémy. Pomocí elektrických a tepelných transportních měření citlivých na symetrii tato práce poskytuje vhled do role Berryho zakřivení a skrytého magnet- ického řádu při generování anomálních příčných odpovědí. Byly podrobně studovány tři třídy materiálů. V MnTe, magneticky kompenzo- vaném kolineárním magnetu, byly pozorovány jasné známky anomálního Hallova a Nernstova efektu. Podrobná analýza symetrie a úhlově závislá měření magnetorezis- tence potvrdila přítomnost anizotropní magnetorezistence spojené jak s spinovou, tak krystalovou symetrií. Tyto výsledky podporují klasifikaci MnTe jako altermag- netu a umisťují jej jako modelovou platformu pro studium spintronických jevů v kompenzovaných magnetických systémech. V tenkých vrstvách RuO2 systematická transportní a magnetometrická měření přes různé krystalografické orientace odhalila anizotropní signál anomálního Hallova jevu a jemné orientačně závislé magnetické odpovědi. Tyto poznatky zdůrazňují subtilní interakci mezi magnetickým řádem a krystalografickou symetrií a přispívají k probíhajícím... 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/20.500.11956/207915 Ultrafast Optical Investigation of Spin Relaxation in GaAs/AlGaAs Heterostructure and Quench Switching in Antiferromagnetic CuMnAs iii Název práce: Studium spinové relaxace v GaAs/AlGaAs heterostruktuře a quench- přepínání v antiferomagnetu CuMnAs ultrarychlými optickými metodami Autor: Miloslav Surýnek Oddělení: Katedra chemické fyziky a optiky Školitel: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D., Katedra chemické fyziky a optiky Abstrakt: Tato práce se zabývá ultrarychlou spinově závislou dynamikou v polovodičové heterostruktuře GaAs/AlGaAs a v tenké vrstvě antiferomagnetického kovu CuMnAs, které byly studovány pomocí několika variant metody excitace a sondování. Studium elektronového podsystému na rozhraní GaAs/AlGaAs, vyznačujícího se mimořádně dlouhou spinovou relaxací, vedlo k demonstraci možnosti optického smazání přítomné spinové polarizace na pikosekundové časové škále. V materiálu CuMnAs byl objeven jev zvaný "quench switching", při kterém vlivem absorpce femtosekundového laserového pulzu dojde k ohřátí materiálu do blízkosti Néelovy teploty a následné rychlé ochlazení jej uvede do metastabilního magneticky neuspořádaného stavu s vyšším odporem (až o 20 % při pokojové teplotě). Experimentálně jsme od sebe oddělili dvě rozdílné složky dynamiky změny odporu: související se zvýšením teploty (pikosekundy až nanosekundy), resp. se změnou magnetického uspořádání (milisekundy až sekundy). Ty mohou ve studované analogové součástce...; ii Title: Ultrafast Optical Investigation of Spin Relaxation in GaAs/AlGaAs heterostructure and Quench Switching in Antiferromagnetic CuMnAs Author: Miloslav Surýnek Department: Department of Chemical Physics and Optics Supervisor: prof. RNDr. Petr Němec, Ph.D., Department of Chemical Physics and Optics Abstract: This thesis investigates ultrafast spin-related dynamics in a semiconductor GaAs/AlGaAs heterostructure and in a thin layer of antiferromagnetic metal CuMnAs using a variety of pump-probe experiments. Study of the GaAs/AlGaAs interfacial electron subsystem with an exceptionally long spin lifetime led to the demonstration that spin polarization can be optically erased on a picosecond timescale. In CuMnAs, an effect termed "quench switching" was discovered, in which absorption of a femtosecond laser pulse heats the material to the vicinity of the Néel temperature and subsequent rapid cooling drives it into a metastable magnetically disordered state with higher resistance (up to 20% at room temperature). We experimentally separated the heat-related and magnetic-related components of resistance dynamics, which occur on very different timescales (picosecond to nanosecond, and millisecond to second, respectively) and can serve as a form of short- and long-term memory in a single analog memory device. We... 2026-01-01T00:00:00Z