Физика

Одномерные каустики и волновые фронты являются специальными классами плоских кривых. Исследование их особенностей привело к созданию новых глав топологии. В этой книге, начиная с простых примеров, рассматривается глобальная теория особенностей иммерсий гладких многообразий и волновых фронтов. Книга рассчитана на студентов физико-математических специальностей.

В книге содержится последовательное изложение принципов фототермической радиометрии/спектроскопии и лазерной термографии – перспективного направления в спектроскопии и тепловидении. В основе нового метода исследований лежит радиометрическая регистрация поглощенной энергии в исследуемых средах при воздействии на них лазерного излучения. Подробно излагается современное состояние и перспективы развития нового направления, его преимущества и границы применимости по сравнению с другими фототермическими методами. Рассмотрены теоретические основы метода модуляционной и импульсной фототермической радиометрии, ее различные модификации, включая резонансную и pump-probe фототермическую радиометрию и термографию. Приводятся многочисленные примеры практической реализации фототермической радиометрии и лазерной термографии в различных областях науки и техники, в частности для дистанционного измерения температуры объектов, исследования слабопоглощающих сред, дистанционного обнаружения и идентификации следовых количеств вещества, неразрушающего контроля материалов и покрытий, измерения их теплофизических параметров. Обсуждаются вопросы, связанные с особенностями применения метода для контроля качества полупроводниковых материалов, например, в части обнаружения подповерхностных дефектов и примесей, измерения их концентрации и энергии активации. Особое внимание в книге уделяется возможностям метода применительно к таким практически значимым областям, как медицина и биология. Книга рассчитана на широкий круг специалистов, работающих в области спектроскопии, лазерной физики, химии, биологии и также может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

В учебном пособии представлены различные физико-химические, электрофизические и эксплуатационные свойства композиционных материалов, содержащих металлические и полупроводниковые наночастицы. Материал можно условно разбить на несколько блоков, в которых рассматриваются строение наночастиц и их поведение при воздействии электрического, магнитного и электромагнитного полей. Также уделено внимание исследованию биологических систем и применению наноматериалов в медицине. Ряд явлений, обсуждаемых в книге, интересны не только с научной точки зрения, но и сулят заметный практический выход, а в некоторых случаях уже эффективно используются в промышленных масштабах. В заключение рассматриваются актуальные проблемы, связанные с воздействием нанообъектов на организм человека вследствие биологической активности наночастиц, обусловленной их высокой проникающей способностью и эффективным взаимодействием с живой клеткой. Все вопросы, обсуждаемые в книге, представлены высококвалифицированными специалистами, активно работающими в разных областях нанотехнологий. Наряду с учебным и обзорным материалом излагаются и оригинальные исследования авторов, обобщающие их работы нескольких последних лет. Предлагаемое пособие будет полезно читателям широкого круга интересов от студентов и аспирантов до преподавателей и научных сотрудников, интересующихся различными аспектами теории и практики явлений, протекающих в нанокомпозитах.

В книге приведены результаты разработки методов и средств исследования теплофизических характеристик и испытаний материалов, элементов конструкции и узлов активной зоны реакторов ЯРД. Описана методика многофакторных воздействий, позволяющая оптимизировать процессы исследований и испытаний. Представлены экспериментальные данные по теплопроводности, температуропроводности, теплоемкости, термическому расширению, модулю упругости, прочности, параметру решетки материалов твэлов, теплоизоляционных пакетов и опорных решеток (карбиды, нитриды, карбонитриды урана, теплоизоляционные углеродосодержащие материалы, высокотемпературные соединения карбидов и нитридов переходных металлов и их сплавов, а также гидридов циркония и иттрия). Особенностью описанных экспериментальных данных является то, что они представляют результаты комплексного высокоинтенсивного воздействия радиационных потоков, высоких температур, механических нагрузок и агрессивных по отношению к конструкционным материалам газов на свойства исследованных материалов. Книга предназначена для научных работников и технических специалистов, работающих в области создания материалов для ядерных реакторов различного назначения.

В книге рассмотрены радиационно-индуцированные процессы, возникающие при взаимодействии ионизирующих излучений с веществом, положенные в основу дозиметрических измерений. Особое внимание уделено методам твердотельной дозиметрии на основе термостимулированной люминесценции. Описаны механизмы образования анионных дефектов в объемных и наноструктурных широкозонных оксидных диэлектриках, проведено сравнение их люминесцентных и дозиметрических свойств. Приведен обзор и анализ различных типов кинетических моделей термостимулированной люминесценции, в том числе основанных на конкурирующем влиянии глубоких ловушек. Описаны эффекты сенситизации люминесценции в широкозонных оксидах, обусловленные изменением заселенности глубоких центров. Представлены результаты, доказывающие решающую роль процессов температурно-зависимого захвата носителей заряда глубокими ловушками в формировании люминесцентных и дозиметрических свойств данного класса материалов. Приводятся сведения о дозиметрических характеристиках и применении термолюминесцентных детекторов ионизирующих излучений ТЛД-500К на основе анион-дефектного оксида алюминия. Книга адресована широкому кругу читателей – специалистам по физике конденсированного состояния, радиационной физике диэлектрических материалов, инженерам, работающим в области индивидуальной, медицинской и технологической дозиметрии и радиационного мониторинга. Она может быть также полезна аспирантам и студентам старших курсов.

Книга посвящена одной из наиболее общих проблем физики и техники, биологии и естествознания – проблеме извлечения информации из случайных данных (наблюдений, измерений, экспериментальных исследований). Эта проблема включает в себя этапы сбора данных, построения моделей реальных процессов и систем, анализ и интерпретацию полученных результатов. В книге дается описание и детальный анализ структуры наиболее важных с точки зрения приложений моделей временных рядов, непрерывных случайных процессов, случайных потоков событий, случайных полей и изображений. Представлено большое количество новых результатов по вероятностному анализу неоднородных данных, отображениям случайных процессов на фазовой плоскости, характеристикам выбросов и характеристикам превышений заданных уровней. Показывается широкое разнообразие практических задач, которые решаются (или могут решаться) на основе рассмотренных моделей случайных функций. Для широкого круга специалистов, аспирантов и студентов, для тех, кто изучает, исследует и применяет на практике модели и методы анализа различных по своей физической природе случайных данных.

Монография посвящена исследованию, развитию и разработке методов анализа физических систем на основе теорий R- и атомарных функций, WA-систем функций, построению алгоритмов обработки и моделирования процессов дистанционного зондирования и радиоастрономии в целях улучшения физических характеристик передачи, восстановления и распознавания многомерных сигналов. Рассматриваются новые весовые функции (окна) и фильтры с конечной импульсной характеристикой на их основе, а также ортогональные и аналитические вейвлеты. Исследована обобщенная теорема отсчетов на основе атомарных функций и ее частные случаи. Разработан алгоритм синтеза многомерных функций с произвольной геометрией опорной области. Предложено и обосновано обобщение функции неопределенности по времени и частоте применительно к анализу сложных зондирующих сигналов. Книга предназначена для научных работников, аспирантов и студентов, работающих в области цифровой обработки сигналов применительно к современным задачам радиофизики и радиотехники.

Рассматриваются вопросы моделирования и расчета тепловых процессов в системе «человек – окружающая среда» в условиях низких температур с учетом внутренних источников и конвективного переноса тепла между расчетными элементами, имеющими существенное значение для теории конвективного теплообмена. Представлена методика расчета процессов комбинированного теплообмена и получения локальных теплофизических параметров системы «человек – тепловая защита – окружающая среда» с учетом пассивной и активной тепловой защиты, а также теплофизических и геометрических свойств расчетных элементов в широком диапазоне параметров окружающей среды (вода, воздух). Исследовано влияние переменного термического сопротивления современных материалов, используемых для проектирования защитной одежды, на процессы теплообмена в системе «человек – тепловая защита – окружающая среда». Проведенный анализ позволяет дополнить эксперименты компьютерным исследованием и оптимизировать элементы индивидуальных систем жизнеобеспечения, предназначенных для защиты от воздействия внешних факторов. В монографии содержатся оригинальные авторские результаты, полученные при выполнении инициативных научно-исследовательских работ в области систем жизнеобеспечения и оборудования летательных аппаратов. Книга предназначена для специалистов в области разработки и конструирования авиационных и наземных систем кондиционирования воздуха, систем жизнеобеспечения, а также будет полезна аспирантам, магистрантам и студентам при изучении разделов проектирования современных и перспективных средств тепловой защиты от низких температур.

В учебном пособии приведены задачи с ответами по курсу «Молекулярная физика» с добавлением необходимого для их решения теоретического материала. Пособие охватывает вопросы по статистической физике (распределения Максвелла, Больцмана, Максвелла Больцмана, Гиббса; теория теплоемкости), физической кинетике (явления переноса в плотных и ультраразреженных идеальных газах) и термодинамике (1-е и 2-е начала термодинамики, энтропия, теория термодинамических потенциалов, процесс Джоуля Томсона, фазовые превращения и др.).

В пособии кратко изложен весь курс физики средней школы. Приведены основные законы и формулы, показаны особенности их применения на отдельных примерах. Даны ответы на множество качественных вопросов, встречающихся в тестах части А, и показано решение задач средней и повышенной трудности частей В и С Единого государственного экзамена (ЕГЭ) по физике. Для проверки знаний приведены 5 проверочных экзаменов типа ЕГЭ по разным разделам курса физики, ко всем даны пояснения и решения. Вкладыш в конце пособия содержит все основные формулы физики с названием входящих в них величин и их размерностей, а также формулы математики, необходимые для решения физических задач. Пособие незаменимо при подготовке к ЕГЭ по физике. Оно может быть полезным учащимся старших классов школ, лицеев, гимназий и колледжам, а также абитуриентам и лицам, занимающимся самообразованием.

Лабораторная работа относится к разделу «Электромагнетизм» общего курса физики. В работе с помощью установки изучаются свойства электрических полей, в частности, разнообразие возможностей распределения источников (точечный заряд, диполь, заряженная плоскость и т.д.). Цель работы – опытным путем определить геометрическую структуру электростатических полей с помощью построения эквипотенциальных и силовых линий. Работа предназначена для студентов 2-го курса всех направлений подготовки.

Представлены конкретные разделы теории тепло- и массообмена в различных средах. Изложена феноменологическая теория неравновесных явлений – термодинамика необратимых процессов. Для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Физика (по направлениям)», «Ядерная физика и технологии», «Физика наноматериалов и технологий». Будет полезно студентам, магистрантам, аспирантам, инженерам и научным работникам, специализирующимся в области теплофизики, энергетики и энергосбережения.

Лабораторный практикум содержит 3 лабораторные работы, посвященные исследованию механических свойств и определению механических характеристик материалов, опытной проверке теоретических выводов и законов, а также изучению студентами современных методов обработки экспериментальных данных. Лабораторный практикум предназначен для студентов бакалавриата, обучающихся по направлениям 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» (все профили) и 22.03.02 «Металлургия» (все профили).

В издании представлены примеры заданий отборочного и заключительного этапов Олимпиады школьников СПбГУ по комплексу предметов «Инженерные системы» (математика, физика, химия и информатика). Все задачи сопровождаются подробными решениями. Издание предназначено для подготовки к участию в Олимпиадах школьников СПбГУ.

В данном пособии рассмотрен материал по теоретическим основам акустического контроля. Главный акцент сделан на изучение наиболее распространенного в инженерной практике эхометода ультразвуковой дефектоскопии. Указанные в книге вопросы рассматриваются прежде всего с точки зрения задач, решаемых при проектировании специализированной аппаратуры и развитии технологии УЗ-дефектоскопии. Каждая глава пособия снабжена вопросами для самостоятельного контроля, в конце пособия приведена литература, рекомендуемая к ознакомлению, и подробный терминологический словарь.

Метод фотоэмиссионной пирометрии основан на том, что сдвиг максимума изотерм Планка в сторону коротких волн с увеличением температуры сопровождается увеличением относительного количества фотоэлектронов больших энергий внешнего фотоэффекта в прикатодном пространстве фотоэлектронного прибора. В этом случае термометрическим веществом является газ фотоэлектронов, начальные скорости которых лежат в интервале от нуля до ν=(2/)½, а термометрическим свойством – зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от температуры излучающего объекта или зависимость распределения фотоэлектронов по энергиям от распределения по энергиям фотонов в излучении нагретого тела. Изменение энергетического распределения фотоэлектронов с изменением температуры определяется в тормозящем поле энергоанализатора или в анализаторе типа одиночной электростатической линзы. Простота модуляции электронного потока позволяет измерять интегральную цветовую температуру объекта с временным разрешением 10–6 с при методической погрешности измерений ∼0,3 %. Рассмотрены требования, предъявляемые к фотоэлектронному прибору – датчику температуры. Приведены примеры измерения динамики температуры в быстропротекающих тепловых процессах и метрологические измерения.

В монографии изложен авторский взгляд на современные тенденции в фундаментальной теоретической физике с позиций философии физики. Автор обосновывает концепцию супервзаимодействия как философский подход, основанный на постулате о том, что до начала Большого взрыва было нечто неизвестное современному состоянию физики и что породило трансформации фазовых переходов к нынешним представлениям о четырех типах фундаментальных взаимодействий. Реальный исторический процесс развития физики за последние полтора века свидетельствует об объединительной тенденции различных физических представлений, интегративно выражающих ныне идеи теории Великого объединения, суперсимметрии, суперструн, супергравитации и глобально эволюционного подхода. В рамках физической картины мира осуществляется интеграция мировоззренческих смыслов современной теоретической физики как науки о материальных взаимодействиях. Книга адресована студентам физических специальностей, аспирантам, преподавателям и всем интересующимся проблемами философии физики.

В учебнике изложены физические свойства жидкости, законы равновесия и движения жидкости. Рассмотрены вопросы гидравлических сопротивлений, движения жидкости по трубопроводам и каналам, особенности грунтовых потоков, расчета воздуховодов и газопроводов, моделирования гидравлических явлений и многие другие. Основные цели учебного издания подробно описать физическую природу различных гидравлических процессов и явлений, классифицировать виды движения жидкости, объяснить причины и возможные последствия гидравлических процессов и явлений, возникающих или имеющих место в практике строительства и эксплуатации объектов. Изложение материала сопровождается примерами решения задач; в конце учебника приведены справочные приложения.

В учебнике представлено компактное изложение содержания физической теории раздела «Оптика» курса общей физики с учетом специфики подготовки учителя физики. Структура учебника отражает диалектику развития представлений о природе света. Каждая глава снабжена контрольными вопросами, а также задачами для самостоятельного решения, помогающими студенту приобрести навыки в применении изучаемой теории при решении задач. С целью развития у студентов научно-исследовательской компетенции учебник дополнен практикумом — экспериментальными задачами по геометрической оптике, лабораторным экспериментом по волновой оптике и тестами для допуска к лабораторному эксперименту. Соответствует актуальным требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования и профессиональным требованиям. Книга будет полезна студентам, исследующим данную тему, а также всем практикующим специалистам.

В практикуме даны основные сведения о геомагнетизме, понятия его элементов. Подробно рассмотрено магнитное поле Земли, геомагнитные возмущения и бури. Предложена практическая работа для освоения приемов измерения направления магнитного поля Земли. Предназначен студентам, обучающимся в магистратуре по направлениям подготовки 22.04.02 «Металлургия» и 03.04.02 «Физика».