Физика. Астрономия

Рассмотрены вопросы применения флуктуационных явлений в твердых телах в прикладных целях. Наиболее значительным явлением в этом отношении является избыточный низкочастотный шум. Проанализированы теоретические исследования избыточного шума. Рассмотрены теоретические основания связи шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрено влияние деградационных процессов на шум. Проанализированы экспериментальные исследования избыточного шума. Рассмотрена связь характеристик шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрена корреляция шума с качеством твердых материалов и электронных приборов. Установлена связь спектральных свойств избыточного шума с характеристиками деградационных процессов. Обоснована возможность широкого применения избыточного низкочастотного шума для неразрушающего контроля твердых материалов и электронных приборов. Отмечена эффективность флуктуационного неразрушающего контроля.

В методических указаниях содержатся описания лабораторных работ по дисциплине «Физика» и рассмотрены основы теории исследуемых вопросов.

В большинстве работ по флаттеру оболочек используется формула поршневой теории для избыточного аэродинамического давления. Рассматривается решение задачи о флаттере цилиндрической оболочки при внутреннем обтекании сверхзвуковым потоком газа в новой постановке.

Получены формулы общего комплексного представления в плоской микрополярной теории упругости с учетом объемных нагрузок при неизотермических процессах.

В большинстве работ, в которых исследуется флаттер оболочек, для избыточного аэродинамического давления используется формула поршневой теории. В настоящей статье рассматривается решение задачи о флаттере конической оболочки при внешнем обтекании ее сверхзвуковым потоком газа в новой постановке, устанавливается степень влияния новых слагаемых на критическое значение числа Маха.

Исследованы низкотемпературные (77К) спектры фотопроводимости кристаллов CdS на различных частотах модуляции фотовозбуждения. Получен эффект трансформации спектральной кривой фотопроводимости типа 1 в кривую типа 2 при переходе от немодулированного к модулированному возбуждению фотопроводимости. Предложена модель формирования тонкой (экситонной) структуры в спектрах модулированного возбуждения фотопроводимости полупроводника // Физика и техника полупроводников. - 2013. - Т. 47, Вып. 9. - С. 1165-1168.

Впервые в российской и зарубежной практике представлены теоретические и методологические основы Форсайта (от англ. foresight — предвидение) экономики знаний, методы и модели, на которых основываются и национальные, и корпоративные программы Форсайта.

Методами рентгенофазового и электронно-зондового микроанализа исследованы фазовые равновесия в тройной системе Al-Ni-Zr при 1123 К в области составов 0-45 ат. % Al. Построен фрагмент изотермического сечения данной системы. Впервые установлено существование трехфазных равновесий Zr_7Ni _10 + Zr_8Ni_21 + Zr_2Ni_7, T 2-ZrNi_2Al + NiAl + Zr_2Ni_7, NiAl + Ni_3Al + Zr_2Ni_7, Zr_7Ni_10 + Zr_2Ni_7 + T_2-ZrNi_2Al при 1123 К. Фаза на основе двойного соединения Zr_2Ni_7 растворяет до 13 ат. % алюминия. Определена кристаллическая структура фазы T_7-Zr_5Ni 4Al: структурный тип U 3Sij пространственная группа P4/mbm (а = 7, 1852 (7) А, с = 3, 3019 (5) А).

Содержат перечень изучаемых тем и разделов, набор заданий и упражнений.

Лабораторный практикум по физике с компьютерными моделями «Электри- чество и магнетизм. Оптика» составлен для выполнения лабораторных работ по физике в компьютерном классе студентами инженерных и неинженерных направлений подготовки: 35.03.06 «Агроинженерия», 27.03.04 «Управление в технических системах», 35.03.04 «Агрономия», 35.03.07 «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», 35.03.01 «Лесное дело», 21.03.02 «Землеустройство и кадастры», 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», 10.03.01 «Информационная безопасность», 20.03.01 «Техносферная безопасность», 05.03.06 «Экология и природопользование».

Учебное издание содержит методические указания для выполнения тестовых заданий и задач по электростатике и законам постоянного тока; предназначено для самостоятельной работы студентов-бакалавров высших учебных заведений.

Учебное издание содержит методические указания для выполнения тестовых заданий и задач по молекулярной физике и термодинамике; предназначено для самостоятельной работы студентов-бакалавров высших учебных заведений.

Изложены основы физики наносистем. Обсуждаются свойства сверхрешеток, транспортные явления в низкоразмерных системах, оптические свойства наноструктур, квантовые явления в магнитном поле. Анализируются перспективы создания различных устройств наноэлектроники и молекулярной электроники. Для студентов высших учебных заведений, аспирантов, научных работников и инженеров, работающих в области физики наносистем и нанотехнологий.

В учебном пособии рассмотрены основные принципы распространения света в плоских и цилиндрических волокнах. Изложены основные причины уширения импульсов при распространении в световоде и способы увеличения их ширины полосы пропускания. Разработано в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров 200700 Фотоника и оптоинформатика. Предназначено для студентов 3 курса ФБТО для самостоятельной подготовки и практических занятий.

В учебном пособии подробно рассматривается второй раздел курса «Физика твердого тела» для педагогических вузов. Вместе с тем пособие ориентировано на то, чтобы помочь будущему учителю последовательно излагать идеи молекулярно-кинетической теории не только применительно к газам, но и к конденсированному состоянию. Ведущей физической и методической идеей данного раздела курса ФТТ является идея сильного взаимодействия атомов конденсированной среды и соответственно коллективного характера возникающих возмущений, в том числе упругих колебаний. Все главы заканчиваются контрольными вопросами-тестами, отдельно приведены ответы на тесты.

В работе даны методические указания и задания для контрольных работ по всем разделам курса общей физики.

Тексты лекций соответствуют государственному образовательному стандарту по дисциплине «Физика» (Б.2.02) направлений бакалаврской подготовки 220400.62 «Управление в технических системах», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника», 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника». Содержат рабочие материалы к лекционным занятиям по 3-семестровому курсу физики, раздел «Механика». Рекомендовано для использования студентами непосредственно на лекционных занятиях, при оформлении конспектов.

Книга написана Уилфредом Курцем - современным классиком науки о фазовых превращениях, в частности - затвердевании, в соавторстве с его учеником Д. Фишером. Она представляет собой прекрасный обзор фундаментальных основ затвердевания металлов, сплавов, эвтектик и перитектик. Кратко и информативно изложены основные принципы затвердевания через зарождение и рост кристаллов в однофазных и многофазных металлических системах. Рассмотрены условия устойчивости роста кристаллов и условия для морфологического превращения одних форм роста в другие. Анализируются режимы малых и высоких скоростей затвердевания, в частности, дан анализ затвердевания в обычных условиях, а также при отсутствии локального термодинамического равновесия, когда скорости фазового превращения становятся аномально большими. Систематизированы термодинамические свойства и кинетические явления на поверхности раздела кристаллических фаз и жидкостей. Книга уже выдержала четыре переиздания и является настольной книгой теоретиков, экспериментаторов и практиков как в западных развитых странах, так и развивающихся странах Востока (например, книга переведена на китайский язык). Будучи широко известной в СССР и являясь необычайно популярной в России по литературным ссылкам, книга Курца и Фишера по-прежнему остается малодоступной для российских студентов, аспирантов, исследователей и практиков. Для настоящего русскоязычного издания авторами книги специально добавлены новые теоретические, экспериментальные и литературные материалы по затвердеванию и росту кристаллов, опубликованные за последние пятнадцать лет.

Учебное пособие посвящено изложению основных идей фрактальной и мультифрактальной геометрии. Примеры различных фрактальных структур мождно встретить во многих явлениях природы. Фрактальные образы с успехом используются при описании хаотического поведения нелинейных динамических и диссипативных систем, турбулентного течения жидкости, неоднородного распределения материи во Вселенной, при исследовании трещин и дислокационных скоплений в твёрдых телах, при изучении электрического пробоя, диффузии и агрегации частиц, роста кристаллов и т.д. Много интересных идей фрактальной геометрии нашли своё применение в экономике при анализе колебаний курса валют, в биологии для объяснения морфологического строения различных биологических объектов, в физике твёрдого тела для описания перехода Андерсона металл-диэлектрик и других свойств неупорядоченных систем.

В пособии на элементарном уровне излагаются основы квантовой механики и статистики, необходимые для понимания квантовой теории полупроводников, лежащей в основе твердотельной электроники. Также в пособии подробно рассмотрены основные вопросы физики полупроводниковых приборов, в частности диод с pn-переходом и pnp-транзистор.

Филлотаксис, т. е. изучение паттернов, образуемых листьями и другими органами, поднимает один из глубочайших вопросов, связанных с морфогенезом растений. Сам вопрос формулируется таким образом: какие принципы биологической организации лежат в основе образования этих динамических геометрических систем? Неизменное присутствие в таких системах чисел Фибоначчи приводит в восхищение не одно поколение математиков и ботаников. В настоящей книге, впервые за все время, многие аспекты филлотаксиса изложены как единое целое. Объединенная концепция филлотаксиса, принятая автором данной книги, основывается на экспериментальных, анатомических, психологических и палеонтологических наблюдениях и находках, а также на исследовании клеточного строения живых организмов. Книга может служить основой для формального анализа ботанических данных, при этом основной упор делается на то, что филлотаксисные парадигмы играют весьма важную роль в изучении других структур, например кристаллов и протеинов.

Книга содержит конспективное изложение курса механики и физики сплошных сред, читаемого для студентов физического факультета. Он включает в себя основы электродинамики сплошных сред, гидродинамики и теории упругости.

Книга вводит школьника и студента младшего курса в «творческую лабораторию» физика-исследователя, в форме задач знакомит с «неформальной» физикой, которая практически не представлена в «традиционных» школьных курсах, однако активно используется при проведении исследований: представлены задачи на оценки физических величин, методы размерностей и подобия, задачи для решения с помощью компьютера. Все эти задачи требуют не только получения формул, но и их анализа и исследования. Представлены также задачи исследовательского характера, которые могут быть использованы для постановки работ школьников и подготовки докладов в рамках школьной научной лаборатории.

В книге дается краткое и доступное изложение фундаментальной теории фазовых превращений и приводятся области применения теории в современной практике. Данная теория используется в физике при современных разработках по изучению конденсации атомов Бозе - Эйнштейна, высокотемпературной сверхпроводимости и вихрей в сверхпроводниках, в то время как в других областях она применяется для исследования явлений «малых миров» и безмасштабных систем (таких как фондовая биржа или Интернет). Совместный анализ этих явлений позволяет выявить связь между ними и провести аналогию с общей теорией фазовых превращений.

Исследовано механическое деформирование высокотемпературной сверхпроводящей иттриевой керамики (ВТСП), а также впервые выполненное детектирование сверхпроводящего перехода в ВТСП с помощью импульсного тока и установленные доземитрические свойства ВТСП. Рассмотрены новые композитные материалы на основе несмешивающихся компонент и способы их производства и обработки, в частности методом прокатки с использованием ЭПЭ. Рассмотрено контактное легирование как альтернативный метод производства сплавов из несмешивающихся компонент, новые технологические возможности метода контактного легирования, и свойства новых материалов. В заключительной главе дополнительно рассмотрены технологические проложения ЭПЭ, особенности электропластической прокатки стальной полосы, а также повышение электропластичности металла в скрещенных электромагнитных полях. Дан ответ на критические замечания в статьях в отношении ЭПЭ.

В первой части приведены результаты фундаментальных опытов, приведших к открытию электропластического эффекта (ЭПЭ) и сотставляющих основу электропластической деформации металлов. Показано, что ЭПЭ - это новое физическое явление нетеплового происхождения, нетеплового действия тока высокой плотности (порядка 10*5-10*6 А/см*2) на пластическую деформацию металлов. Дано определение и содержание критических интенсивных технологий обработки металлов давлением (ОМД) с использованием ЭПЭ в качестве фактора интенсификации процесса. Определены сферы технологического применения ЭПЭ при прокате, волочении, плющении и штамповке металлов, а также при других видах тонкого и среднетонкого металлургического передела, в которых экономически оправдано и целесообразно использовать токи высокой плотности в импульсном режиме для стимулирования без большого нагрева материала процессов ОМД. Показано, что при этом достигается выигрыш в повышении пластичности материала (включая остаточную пластичность) и в снижении усилий деформации при ОМД, а также в улучшении физико-механических свойств и фазового состава материала заготовок после ОМД. Детально исследованы структурные аспекты электропластической деформации металлов и сплавов. Описаны методы залечивания дефектов в металлических материалах импульсным током. Исследован процесс упрочнения быстрорежущих инструментальных сталей при действии импульсами электрического тока. Изучено действие электростатических полей на процесс деформации и механические свойства металлов и сплавов.

Эта книга ставит своей целью познакомить читателя с важнейшими свойствами хаотической динамики гамильтоновых систем. Она содержит уникальный материал по сепаратрисному хаосу, хаосу малой нелинейности, фрактальной кинетике, а также рассуждения о демоне Максвелла и обоснование статистической физики. В книге не используется специальный математический инструментарий, который типичен для физики.

В книге дается обзор современных теоретических и экспериментальных исследований свойств пористых пород, а также течений через них различных жидкостей (нефти, газа, воды, и т.д.). Освещается ряд новых положений по процессам перемещения жидкостей в пористых средах, основанных на данных изучения течения при помощи меченых частиц.

В работе обсуждаются основные вопросы атомной и ядерной физики и рассматриваются возможности их экспериментального исследования с использованием современных многофункциональных лабораторных комплексов. Эти комплексы позволяют изучать особенности теплового излучения, законы фотоэффекта, закономерности спектров атомов и молекул. Применение компьютерного моделирования дает возможность реализовать опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц на атомах, изучать комптоновское рассеяние и целый ряд других явлений.

Дано описание лабораторных работ, посвященных исследованию ударных волн в воздухе и воде, определению кинематических и энергетических характеристик кумулятивной струи, определению скорости метания плоской металлической пластины. Рассмотрены физические основы исследуемых процессов, экспериментальные и расчетные методы определения их основных характеристик.

Даны краткие сведения из отдельных разделов физики и смежных наук, составляющих физические основы микро- и нанотехнологий. Рассмотрены основные законы, понятия и определения физических явлений, процессов и сред, являющихся основой этих технологий. Приведены методы преобразования фундаментальных физических законов в прикладные технологические зависимости, расчеты физических закономерностей, определяющих параметры процессов микро- и нанотехнологий.

Изложены физические основы пневматических систем, широко применяемых в производственных процессах разных отраслей промышленности. Рассмотрены термодинамические процессы изменения состояния сжатого воздуха, являющегося рабочим телом пневматических устройств систем автоматики. Подробно описаны процессы истечения сжатого воздуха через отверстия и насадки, а также процессы заполнения и опорожнения пневматических емкостей постоянного и переменного объемов применительно к работе ресиверов и линейного пневматического привода. Приведены примеры расчета динамических характеристик пневматического привода, в том числе следящего.

Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса резания и изнашивания твердосплавных и алмазных резцов. Раскрыты признаки и количественные соотношения износа. Разработана расчетная модель скорости изнашивания резцов из твердого сплава и нитрида бора при обработке заготовок из конструкционных сталей. Приведены свойства кристаллов природных алмазов и особенности изнашивания резцов при обработке металлооптических поверхностей.

Настоящее издание соответствует учебной программе курса «Специальные технологические методы в нанотехнологии». Рассматриваются методы выращивания 2D-наноструктур (нанослоев), 1D-наноструктур (нанонитей) и 0D-наноструктур (наночастиц) с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии для их применения в наноприборах радиоэлектронных систем.

Издание содержит основные сведения по физике и биофизике.

В учебном пособии изложены физические процессы в полупроводниковых приборах, их основные свойства, характеристики и параметры, конструктивно-технологические особенности. Рассмотрена схемотехника усилительных каскадов, операционных усилителей, преобразовательных устройств средней и большой мощности.

В пособии изложены общие вопросы физической химии твердых кристаллических веществ, строения оксидов, основы исследования структур кристаллов методом рентгенофазового анализа. На конкретных примерах рассмотрены вопросы синтеза в оксидных системах и регулирования их свойств в присутствии микродобавок. Отдельный раздел посвящен обзору свойств и методов получения наноразмерных порошковых и консолидированных материалов, дано термодинамическое обоснование возможности активирования процессов с участием наночастиц, физико-химических методов исследования состава, структуры и морфологии получаемых продуктов.

Рассмотрены особенности интерференции прямых и обратных волн в невзаимных средах и структурах. Получено уравнение стоячей волны в невзаимных средах. Показано, что невзаимность параметров структур приводит к изменению параметров и характера стоячих волн, в частности, нарушается синфазность колебаний в разнесенных точках пространства, расположенных между узлами.

Получено аналитическое решение задачи расчета фазовых скоростей бегущих волн на поверхности цилиндрической оболочки, одна из кромок которой закреплена, а на вторую действует возмущающая погонная сила. Проанализировано влияние выбора кинематической гипотезы на результаты расчета фазовых скоростей.

Теоретически исследован процесс фотовозбуждения примесных молекулярных ионов D{-}[2] в квазинульмерной структуре с учетом дисперсии радиуса квантовых точек в условиях внешних электрического и магнитного полей. Выявлен дихроизм примесного электрооптического поглощения, связанный с электронной поляризацией D{-}[2] - центра. Показано, что в магнитном поле имеет место "синий" сдвиг края полосы фотовозбуждения, обусловленный динамикой термов.

Теоретически исследован фотодиэлектрический эффект, связанный с возбуждением примесных комплексов A {+} +e в квазинульмерной структуре. В адиабатическом приближении с учетом дисперсии радиуса квантовых точек получено выражение для спектральной зависимости изменения диэлектрической проницаемости. Показано, что поляризуемость комплекса A {+} +e в дипольном приближении определяется средним радиусом квантовых точек и энергией связи дырки локализованной на A {0}-центре. Найдено, что изменение диэлектрической проницаемости наиболее существенно в случае круговой поляризации света. Проанализирована возможность использования фотодиэлектрического эффекта в качестве эффективного механизма воздействия ИК-излучения на распространения субмиллиметровых волн в полупроводниковых структурах.

Рассматривается периодическое гидродинамическое возмущение в пористом пласте, когда движение жидкости подчиняется неравновесному закону фильтрации. Определен вклад временных параметров в релаксационные процессы. Отмечены экстремумы амплитуды давления при прохождении границы областей с различными гидропроводностями через точку наблюдения.

Рассматриваются и обосновываются подходы к отбору и освоению содержания проблематики современных наукоемких технологий в условиях уровневой подготовки педагогических кадров по физике. Особое внимание уделяется отражению в содержании теоретической и экспериментальной подготовки будущих учителей ключевых концептов нанофизики.

Рассматриваются взгляды выдающихся физиков на философию и влияние философии на развитие физической науки.

Словарь-справочник раскрывает содержание свыше 2500 наиболее употребительных научных терминов по всем разделам физики, которые изучаются в высших технических и средних учебных заведениях. Каждому термину посвящена отдельная статья, включающая в себя его определение и наиболее важную информацию по затрагиваемой физической проблеме. Все термины приводятся в их общепринятом произношении и имеют английские эквиваленты. Статьи расположены в алфавитном порядке, некоторые из них дополнены иллюстрациями, облегчающими понимание текста.

Рассмотрены элементы механики сплошной среды и теории теплопередачи применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании. Описаны основные аналитические и численные методы анализа тепловых полей. Приведен ряд примеров анализа конкретных элементов электрооборудования в виде компьютерного практикума.

Рассмотрены элементы квантовой механики, статистической физики, механики сплошной среды и теории теплопередачи применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании и в аппаратуре больших импульсных токов, сильных и сверхсильных магнитных полей. Разделы учебного пособия снабжены упражнениями и задачами для самоконтроля.

Изложены теоретические основы раздела «Основы квантовой механики» курса физики, где приведены сведения по основным понятиям, формулам и законам, а также свойствам изучаемых объектов. В конце каждой темы рассмотрены основные методы и приведены примеры решения типовых задач.

Изложены теоретические основы раздела “Оптика” курса физики, где приведены сведения по основным понятиям, формулам и законам, а также свойствам изучаемых объектов. В конце каждой темы рассмотрены основные методы и приведены примеры решения типовых задач.

В пособии приведены методические указания к лабораторным работам первой части курса физики. Обучение построено по принципу информационных технологий прямого доступа. Каждое указание содержит 25 вопросов, что позволяет компьютеризировать систему допуска и защиты выполненных работ и способствует обучению инновационным технологиям первых этапов изучения физики. Пособие содержит методические указания к 14 лабораторным работам.