Физика твердого тела

В книге, посвященной динамично развивающемуся направлению современной механики деформируемого твердого тела – механике трещин, приводятся новые решения как классических задач механики разрушения, так и новых задач, полученные в самое последнее время. Подробно исследуются с помощью новых подходов (метод конформных отображений) классические краевые задачи линейной механики разрушения о напряженном состоянии упругого тела с угловым разрезом. Обсуждаются проблемы, связанные с влиянием накопления повреждений в окрестности как стационарной, так и растущей трещин. Приводится детальное исследование собственных значений в разложении по собственным функциям поля напряжений в окрестности вершин трещин антиплоского сдвига и нормального отрыва. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 08-01-07032

Книга отражает современное состояние знаний о мартенситных превращениях (МП). Рассмотрены следующие вопросы: классификация МП; кинетические и структурные особенности термоупругих и нетермоупругих МП; кристаллография МП; структура и подвижность межфазных границ при МП; термодинамика и кинетика МП; влияние внешних факторов на развитие МП; аномалии механических свойств, связанные с термоупругими и нетермоупругими МП; природа основных особенностей МП; связь МП с другими фазовыми превращениями в твердом состоянии. Описаны связанные с МП явления – сверхупругость, эффект памяти формы, магнитоуправляемая деформация в сплавах с ферромагнитным термоупругим мартенситом, трип-эффект. Для материаловедов, металловедов, металлофизиков, а также преподавателей, аспирантов и студентов соответствующих специальностей. Издание осуществлено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований по проекту 08-08-07026

Монография посвящена систематическому изложению основ физики флуктуационных электромагнитных полей твердых тел и их связи с фундаментальными явлениями в природе. С единых позиций излагаются современные теоретические модели тепловых полей и разнообразные способы описания их корреляционных свойств. На основе богатого экспериментального материала демонстрируется однозначная связь резонансных особенностей в спектре состояний термостимулированных полей, генерируемых твердыми телами, с их собственными модами – поляритонами. Детально исследованы особенности спектральных свойств бегущих и квазистационарных волн единого термостимулированного электромагнитного поля конденсированной среды. Экспериментальные результаты качественно и количественно согласуются с основными положениями феноменологических теоретических моделей. В рамках флуктуационной электродинамики рассмотрен ряд фундаментальных задач, связанных с дисперсионным взаимодействием тел, переносом энергии между телами, дифракцией полей с разными корреляционными свойствами на отверстии и свойствами квантовой системы вблизи поверхности твердого тела. Для специалистов в области флуктуационной электродинамики, спектроскопии твердого тела, физики поверхности, а также для аспирантов и студентов старших курсов физических факультетов.

Изложены теоретические основы и техника эксперимента локального электрохимического анализа (ЛЭА) поверхности твердофазных материалов. Рассмотрены области практического использования методов ЛЭА для исследования и анализа поверхности металлов и сплавов, порошковых и композиционных материалов, а также поверхности печатных плат, полупроводниковых и наноструктур. Подробно описаны методики контроля качества защитных покрытий (толщина, состав, пористость, наличие дефектов), контроля оксидных и солевых слоев на поверхности печатных плат, контроля концентрационных профилей эпитаксиальных слоев в полупроводниковых структурах, исследования наноструктур, исследования процессов диффузии в металлических покрытиях и коррозионных процессов на поверхности металлических структур. Для специалистов в области физики и химии твердого тела, технологии электрохимических производств, для сотрудников центральных заводских лабораторий предприятий машиностроения и приборостроения, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

Рассматривается проблема описания термомеханического поведения полимерных материалов в условиях релаксационных переходов. Предложены новые определяющие соотношения, устанавливающие непрерывную связь тензоров напряжений и деформаций в широком интервале температур, включающем диапазон релаксационного перехода. Разработана и реализована система экспериментов по идентификации материальных функций и констант предложенных определяющих соотношений. Приведены результаты экспериментов по проверке возможностей разработанных математических моделей для прогнозирования полей остаточных напряжений в стеклующихся полимерных изделиях в различных условиях охлаждения. Описаны численные методы решения краевых задач механики стеклующихся материалов. Приведены решения конкретных задач технологической механики полимерных и композиционных материалов и конструкций. Книга предназначена научным и инженерно-техническим работникам, а также аспирантам и студентам старших курсов, занимающимся вопросами механики деформируемого твердого тела.

Книга предназначена для студентов старших курсов и аспирантов, специализирующихся в области физики твердого тела, а также для научных сотрудников и всех, кто профессионально нуждается в понимании основ физических процессов, управляющих поведением электронов в твердых телах. Она написана с минимумом математики. Основное внимание уделено обсуждению физической сущности явлений и выявлению глубинных связей и аналогий между ними.

Эта книга является продолжением предыдущего выпуска (129) Библиотечки «Квант». В двух книгах собраны вместе все публиковавшиеся в журнале «Квант» статьи одного из самых постоянных и любимых авторов – Моисея Исааковича Каганова, физика-теоретика, специалиста в области квантовой теории твердого тела, одного из ярких представителей школы Ландау. Статьи в сборниках расположены в хронологическом порядке. Первая статья была напечатана в журнале «Квант» № 12 за 1970 год, последняя статья (опубликованная только в данном выпуске Библиотечки «Квант») поступила в редакцию в октябре 2013 года. Книга адресована прежде всего тем молодым людям, кто в будущем видит себя физиком. Но, несомненно, она будет интересна и самому широкому кругу читателей.

Д. И. Блохинцев (1908–1979) – выдающийся ученый-физик с энциклопедической широтой интересов, автор многочисленных монографий и классического учебника по квантовой механике, научный руководитель работ по созданию первой в мире атомной электростанции, организатор и первый директор Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Герой Социалистического Труда, кавалер многих высших орденов СССР, лауреат Ленинской и Государственных премий СССР, член-корреспондент АН СССР и член ряда зарубежных академий. В первом томе публикуется краткий отчет о научной и общественной деятельности Д. И. Блохинцева, расширенный реферат научных работ, составленный самим автором, статьи по оптике, физике твердого тела, акустике и ядерной энергетике. Кроме того, сюда вошли автобиографические материалы, основные даты жизни и деятельности, полная библиография работ, а также воспоминания тех, кому посчастливилось работать и общаться с Дмитрием Ивановичем. Во второй том избранных трудов Д. И. Блохинцева включены работы по принципиальным вопросам квантовой механики, по квантовой теории поля и теории элементарных частиц, а также выступления по общим вопросам науки. Книга рассчитана на научных работников – физиков-теоретиков, специалистов по ядерной энергетике, аспирантов и студентов старших курсов университетов.

Книга посвящена исследованиям поведения металлов в условиях активного наводороживания и одновременного действия полей напряжений. Термодинамический анализ неравновесной системы металл-водород и обобщение экспериментальных результатов позволили сформулировать синергетический закон водородной повреждаемости. Физический анализ закона с позиций современных теорий физики пластической деформации и разрушения твердых тел: дилатонно-фрустронной модели прочности, теории кооперативных эффектов при сильных возмущениях и структурной дислокационной теории микроскола показал правомерность этих подходов. Исследованы синергетические эффекты, наблюдаемые в неравновесных системах металл-водород, а также возможности практического применения закона: вопросы долговечности, аттестации стали на склонность к ВХ, выбора метода оптимального упрочнения стали и другие. По материалам собственных исследований предложены некоторые нетрадиционные, но эффективные методологические подходы и методики и их применение для решения поставленных открытых вопросов по проблемам водородной хрупкости стали.

В учебном пособии на современном уровне изложены основы кристаллографии. Пособие предназначено студентам – бакалаврам и магистрантам – физикам и радиофизикам, изучающим кристаллографию. Издание может также оказаться полезным студентам, аспирантам и научным сотрудникам технических специальностей, занимающихся проблемами структурных исследований материалов.

В книге представлены сведения о научной деятельности Б.В. Шульгина, библиографический список научных трудов за 1965-2014 гг. и литература об ученом. Для удобства пользование издание снабжено вспомогательными указателями. Для студентов, преподавателей, специалистов в области радиационной физики твердого тела, радиационной оптики и люминесценции, в области люминесцентных (online и запоминающих) детекторных материалов, детекторных устройств и комплексов радиационного контроля, а также для всех, кто интересуется историей Уральского федерального университета.

В книге собраны вместе все публиковавшиеся в журнале «Квант» статьи одного из самых постоянных и любимых авторов – Моисея Исааковича Каганова, физика-теоретика, специалиста в области квантовой теории твердого тела, одного из ярких представителей школы Ландау. Статьи в сборнике расположены в хронологическом порядке. Первая статья была напечатана в журнале «Квант» № 12 за 1970 год, последняя поступившая в редакцию статья будет опубликована во второй части предлагаемого сборника. Книга адресована прежде всего тем молодым людям, кто в будущем видит себя физиком. Но, несомненно, она будет интересна и самому широкому кругу читателей.

Рассмотрены основные виды фазовых превращений в кристаллических твердых телах, которые необходимо знать специалисту-материаловеду, имеющему дело с явлениями и процессами, протекающими в конденсированных кристаллических средах при разных видах термических, механических и иных воздействий, в том числе реализуемых в ядерно-энергетических технологиях. Изложены базовые принципы «конструирования» материалов, на основе которых формируют ту или иную структуру и придают те или иные функциональные свойства кристаллическим материалам. Для студентов, специализирующихся в области теплофизики кристаллических материалов, проблем энергоэффективности и радиационного материаловедения. Будет полезно аспирантам, инженерам и исследователям.

В третьей части рассмотрены основные виды материалов, применяемых в ядерной, тепловой, возобновляемой и альтернативной энергетике, а также в целях повышения энергоэффективности и энергосбережения. Главное внимание уделяется изложению базовых принципов придания материалам специальных функциональных свойств и сохранения последних под влиянием термических, механических и радиационных воздействий. Первая часть «Физическое материаловедение. Физика твердого тела» вышла в 2010 г., вторая часть «Физическое материаловедение. Фазовые превращения в металлах и сплавах» – в 2012 г. Для студентов учреждений высшего образования по специальности «Физика (ядерные физика и технологии)». Будет полезно аспирантам, магистрантам, инженерам и исследователям, работающим в области физических исследований и контроля свойств специальных материалов.

Настоящее учебное пособие посвящено описанию физических основ взаимодействия высокоэнергетических излучений с веществом, сущности и закономерностям радиационно-индуцированных процессов, протекающих в облученных твердых телах, – образованию первичных структурных дефектов и их эволюции, фокусировке атомных столкновений и каналированию частиц, структурно-фазовым превращениям в сплавах, трансмутационным эффектам, электризации диэлектриков, распуханию, радиационному охрупчиванию и ползучести, ионному распылению, радиационному блистерингу и др. Особое внимание уделено созданию малоактивированных материалов, а также технологическим применениям радиационной обработки и модифицирования материалов. Для студентов, аспирантов и специалистов в области радиационной и космической физики, прикладной физики, физического материаловедения, наноматериалов и нанотехнологий, твердотельной и вакуумной электроники, наноэлектроники, экологических проблем радиационной безопасности.

Изложены современные представления о физике радиационно-индуцированных и радиационно-стимулированных процессов и явлений в твердых телах под воздействием высокоэнергетических частиц и излучения. Особое внимание уделено описанию физических основ первичных процессов в твердых телах и образованию в них радиационных дефектов и их скоплений. Рассмотрено практическое применение радиационных процессов и явлений при разработке материалов для реакторов. Для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Ядерные физика и технологии», «Физика (по направлениям)».

В монографии систематизированы и обобщены результаты экспериментальных и теоретических исследований электрических разрядов постоянного и высокочастотного тока со струйными электролитическими электродами в процессах модификации материалов и изделий при пониженных давлениях. Рассмотрены особенности электрического пробоя вдоль струйного электролитического катода, формы многоканального разряда и аномального тлеющего разряда между струйным, капельным и пористым электролитическим катодом и твердым анодом, а также между струйным электролитическим анодом и струйным электролитическим катодом. Особое внимание уделено изучению механизма горения многоканального разряда при пониженных давлениях и разработке на его основе новых технологий модификации поверхности материалов и изделий. Впервые представлены результаты экспериментального исследования высокочастотного емкостного разряда (ВЧЕР) между электролитическим и металлическим электродами со струей электролита в широком диапазоне давления. Приведена математическая модель высокочастотной плазменной обработки твердых тел при пониженном давлении.

Настоящее пособие знакомит читателя с математическим (тензорным) аппаратом, который используется для изучения меняющихся с направлением (анизотропных) физических свойств кристаллов, и его практическим применением. Даются определения тензоров разных рангов, выводятся законы их преобразования, обсуждаются возможности геометрической интерпретации тензоров второго ранга. Особое внимание уделяется влиянию точечной симметрии кристаллов на их свойства, а также практическим вопросам приведения симметричных тензоров второго ранга к главным осям (диагональному виду). Рассматриваются примеры применения тензоров первого и второго рангов для описания механических и электрических свойств кристаллов. В пособии много задач и упражнений, часть из которых приведена с решениями. Пособие предназначено для студентов и аспирантов геологических специальностей, слушающих курсы кристаллографии и кристаллофизики, а также для молодых специалистов, знакомящихся с основами кристаллофизики.

В учебном пособии рассмотрены различные типы излучательной рекомбинации в легированных полупроводниковых кристаллах. Приведены основные теоретические модели, описывающие электронную структуру и оптические свойства полупроводниковых кристаллов, содержащих примеси, анализируются результаты некоторых экспериментальных исследований люминесценции полупроводниковых кристаллов. Пособие рассчитано на студентов и аспирантов, специализирующихся в области оптики твердого тела.

Рассмотрен ряд задач статики твердого тела, изучение которых способствует формированию у студентов навыков, необходимых для осуществления расчетов элементов металлоконструкций, деталей металлургических машин и оборудования. Предназначено для обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки 22.03.02 «Металлургия». Будет полезно обучающимся в бакалавриате по направлению подготовки 15.03.02 «Технологические машины и оборудование».