Физика

Учебное пособие предназначено для подготовки специалистов в области наукоемких технологий, связанных с квантовой физикой микромира, в частности для подготовки студентов по направлению «Наноматериалы и нанотехнологии». В книге подробно изложены основные виды формализма квантовой механики, включая операторную алгебру, матричную механику и скобочный аппарат Дирака. Значительное внимание уделено приближенным квантово-механическим методам, широко применяемым в квантовой химии. В соответствии с требованиями новых образовательных стандартов в книгу включены элементы развивающегося направления квантовой механики, а именно квантовой теории кубитов, которое связано с проектированием и созданием в будущем квантовых компьютеров. Достаточное место отведено технике конкретных квантово-механических вычислений.

Излагаются первоначальные сведения по теоретической механике, представленные в двух разделах книги: кинематика и динамика. Помимо традиционных вопросов, обсуждаются теория скользящих векторов, движение систем переменного состава, кватернионное описание движения твердого тела.

Курс посвящен изучению динамики конечномерных голономных механических систем с идеальными связями. Динамика обсуждается с привлечением уравнений Лагранжа, Гамильтона, уравнения Гамильтона—Якоби. Методы аналитической динамики используются для изучения вопросов устойчивости положения равновесия, поведения электромеханических систем.

В пособии освещены вопросы, связанные с основами квантовой теории, специфическими особенностями квантовых объектов и прецизионными измерениями в случае интерференции третьего порядка и самовоздействия света в средах с кубичной нелинейностью. Рассмотрены параметрическое рассеяние света в квантовых измерениях, теория фотодетектирования, принципы квантовой томографии.

Учебное пособие содержит теоретический и экспериментальный материал, относящийся к основным идеям квантовой физики, а также разбор многочисленных примеров и задач, где показано, как следует подходить к их решению. Задачи тесно связаны с основным текстом и часто являются его развитием и дополнением. Материал книги освобожден от излишней математизации — основной акцент перенесен на физическую сторону рассматриваемых явлений.

Цель данного учебно-методического пособия – помочь студентам освоить приёмы решения задач по теме «интерференция света». Изложен минимум теоретического материала, необходимого для решения задач. Даны примеры решения характерных задач, приведены тексты задач для самостоятельного решения.

Цель данного учебно-методического пособия – помочь студентам освоить приѐмы решения задач по теме «дифракция света». Изложен минимум теоретического материала, необходимого для решения задач. Даны при- меры решения характерных задач, приведены тексты задач для самостоятельного решения.

Учебник подготовлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания». Представлена широкая панорама естественнонаучных концепций в их историческом развитии, имеющих важное мировоззренческое и методологическое значение. Освещены различные процессы и явления в живой и неживой природе, принципы эволюции, воспроизводства и развития живых систем.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре экспериментальной физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Цель учебно-методического комплекса по учебной дисциплине «Концепции современного естествознания» — помочь студенту овладеть довольно емким предметом, введенным в систему преподавания в высшей школе. В доходчивой и популярной форме излагаются современные представления о развитии природы, о структурных уровнях организации материи. Особое внимание уделяется мировоззренческим и методологическим аспектам изучаемого курса Работа подготовлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания». Помимо лекционного материала в ней содержаться планы семинарских занятий, тематика рефератов, тесты, вопросы самоконтроля, словарь основных терминов, литература.

Что такое наука? Когда и где она появилась? Какую роль она играет в жизни человека и общества? Почему под наукой в первую очередь подразумевается естествознание? Как происходит научное познание? Есть ли у науки границы? Что представляют собой научные революции и научные картины мира? Что такое макромир, микромир и мегамир? Каковы основные научные представления современного человека о происхождении и устройстве вселенной? Что такое глобальные проблемы современного мира? Обо всем этом вы узнаете, прочитав книгу, которую держите в руках. Автор – доктор философских наук, профессор кафедры философии Московского педагогического государственного университета, много лет преподающий курс концепций современного естествознания, постарался сделать предлагаемый вашему вниманию материал простым и ясным, а по возможности – интересным и увлекательным. Материалы книги с неизменным успехом используются автором в многолетней преподавательской практике.

Пособие содержит комплекс работ по моделированию объектов классической механики. Существенное внимание уделено фундаментальным положениям механики.

Эта книга предназначена для всех тех, кто интересуется сложными системами, в частности живыми с точки зрения точного естествознания. Она представит интерес как для представителей физико-математических дисциплин и программистов, так и для биологов и химиков. Здесь развиваются идеи физического конструктивизма — физики, основанной на понятии алгоритма и использующей конструктивную математику вместо классической, что дает принципиальную возможность моделировать поведение сложных систем на компьютерах и влиять на него. Книга служит своеобразным продолжением монографии автора «Конструктивная физика», но ее можно читать совершенно независимо. Автор надеется, что чтение принесет пользу тем, кто интересуется компьютерным моделированием сложных систем на квантовом уровне. В частности, здесь обсуждаются пути распараллеливания вычислений при таком моделировании, а также возникающие здесь общенаучные вопросы. Математика, используемая в книге, не должна отпугивать читателей других специальностей; я надеюсь, что чтение принесет пользу широкому кругу тех, кто хочет понять, как в настоящее время выглядит подход к живым системам с позиций точного естествознания. Изложение доступно студентам младших курсов, владеющим математическим анализом и линейной алгеброй, независимо от их специализации; необходимые сведения по конструктивизму и квантовой механике изложены в первых главах.

В пособии на элементарном уровне излагается существующая квазиклассическая и квантовая теория атома водорода. Пособие адресуется студентам младших курсов технических вузов и университетов, изучающим курс общей физики, а также всем тем, кто серьезно интересуется основами квантовой механики.

Автором предлагаемой монографии является выдающийся британский математик Ричард Борчердс, получивший в 1998 году медаль Филдса за «работы по алгебре и геометрии и, в частности, за доказательство Moonshine conjecture». Он ввел точное математическое понятие «вершинной (операторной) алгебры», что сыграло решающую роль в развитии теории представлений (понятие, введенное в 1979 году Конвеем и Нортоном для характеристики поразительной связи между конечной простой группой Монстр и модулярными функциями.). Данная книга основана на лекциях, прочитанных осенью 2001 г. студентам университета в Беркли и направленных на ознакомление математиков с основами квантовой теории поля. В последнее время применение в математике методов и идей этой теории оказалось чрезвычайно успешным, прежде всего в маломерной топологии, симплектической геометрии и теории модулей римановых поверхностей, не говоря уже о математической физике.

Книга С. Дaттa, автора известных работ в области нанофизики и наноэлектроники, посвящена проблемам электронного транспорта в низкоразмерных полупроводниковых структурах. Последовательно рассматриваются различные квантовые системы, от атома водорода до нанотранзистора. Излагаются наиболее общие понятия и методы неравновесной статистической механики и кинетики, и при этом не предполагается первоначальное знакомство читателя с квантовой механикой. В книге приведено большое количество численных примеров, а также программ в пакете MATLAB для проведения расчетов квантовых состояний и транспорта в объемных полупроводниках и низкоразмерных структурах. Дополнения к данному изданию в форме видеолекций, посвященных ключевым результатам книги, содержатся на Интернет-сайте автора.

Изложены теория, методы расчета и проектирования линейных и нелинейных оптико-электронных систем углового пространственного сопровождения движущихся объектов (двумерных систем) и систем пространственной стабилизации движущихся объектов (трехмерных систем), широко используемых при решении различных задач в области управления, прежде всего в военной технике. Приведены методы анализа и синтеза, учитывающие специфику таких систем с модуляцией. Особое внимание уделено получению инженерных зависимостей, позволяющих обеспечить оптимальность характеристик систем. Для специалистов, занимающихся разработкой систем пространственного слежения (следящих теплопеленгаторов и др.) и систем пространственной стабилизации (инерциальных систем управления летательными аппаратами и др.). Может использоваться в учебном процессе соответствующих высших учебных заведений, подготавливающих студентов по направлению «Оптотехника» и специальности «Оптико-электронные приборы и системы».

В пособии рассматривается методика решения основных гидродинамических задач, возникающих при математическом моделировании работы распределительных сетей водоснабжения в стационарных и переходных режимах с использованием программ WaterGEMS и Hammer фирмы Bentley.

Изложены основы квантовой теории излучения и взаимодействия излучения со средой. На основе квантовой теории излучения, предложенной Эйнштейном, и закона Бугера в дифференциальной форме рассмотрено взаимодействие излучения со средой (в том числе и с отрицательным коэффициентом поглощения).

Рассмотрено практическое применение программы OSS на примерах синтеза оптических систем различного назначения. Представлены примеры синтеза пятигруппового панкратического объектива и панкратического объектива типа PIN HOLE, светосильного объектива для ИК-области спектра и светосильного объектива типа объектива Петцваля, а также пример синтеза миниатюрного широкоугольного объектива с вынесенным входным зрачком. Показаны примеры задания характеристик объективов в программе OSS, формирования оптимизационной модели. Рассмотрены вопросы параметрического синтеза тонких компонентов и создания рабочего каталога стекол для синтеза.

Изложены теоретические основы синтеза оптических систем. Даны описание основных блоков программы OSS и порядок работы с программой.

Содержит теоретический материал, необходимый для постановки задач расчета физических полей высоковольтных электротехнических и электрофизических установок и объектов методом конечных элементов. Рассмотрены многочисленные примеры задач с решениями.

В пособии рассмотрены свойства материи, связанные с наличием в природе электрических зарядов, которые определяют возникновение электромагнитных полей. Даны разъяснения основных законов, явлений и понятий электромагнетизма. Рассмотрены законы, связанные с механическими и электромагнитными колебаниями и распространением волн. Раскрыты принципы теоретических и экспериментальных исследований электромагнитных волн и связь между оптическими и электромагнитными явлениями. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсоэффективности. Пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. В нем анализируется решение многих физических задач, приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

В пособии даны разъяснения основных законов, явлений и понятий классической и релятивистской механики, положения общей теории относительности. Рассмотрены главные вопросы молекулярно-кинетической теории вещества и термодинамики. Учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Анализируется решение физических задач, приводятся задания для самостоятельного выполнения и ответы к ним.

В пособии изложены все разделы курса физической механики. Даны разъяснения основных законов, явлений и понятий классической механики, релятивистской механики и рассмотрены основные положения обшей теории относительности. Учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсо-эффективности. Пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. В нем анализируется решение многих физических задач, приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

В пособии рассмотрены основные вопросы молекулярно-кинетической теории вещества и термодинамики. Особое внимание уделено раскрытию физического смысла основных законов, явлений и понятий. Показано, что закономерности и соотношения между физическими величинами, к которым приводит молекулярная физика и термодинамика, имеют универсальный характер. В пособии учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Кроме того, пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. Анализируется решение многих физических задач и приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

Краткий курс физики разработан на базе лекций по общей физике, более 20 лет читаемых автором студентам технических вузов в полном соответствии с требованиями образовательного госстандарта. В пособии приведены основные законы и формулы по всем разделам физики с пояснениями, диаграммами, графиками и рисунками. Цель пособия - помочь студентам освоить материал программы, научить активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, приобрести уверенность в самостоятельной работе.

В пособии рассмотрены общие для естественно-научных дисциплин вопросы: предмет и метод исследования, свойства пространства-времени, возникновение Вселенной и жизни на Земле, закрытые и открытые системы, условия возникновения и примеры самоорганизации в живой и неживой природе, особенности биологических систем.

В учебном пособии представлена теория по разделу физики колебаний и волн, рассмотрены типичные задачи по теме, подобраны задачи для самостоятельного решения.

Учебник посвящен изложению основ квантовой информатики и описанию недавно открытых макроскопических квантовых систем на основе сверхпроводников, так называемых джозефсоновских квантовых битов (кубитов).

Конспекты лекций написаны на основе лекций, проводившихся авторами в разные годы на математическом факультете ВГУ. Содержание пособия охватывает материал первой части государственного стандарта по теоретической механике, относящейся к кинематике. Последний параграф посвящен изложению нетрадиционной интерпретации релятивистской кинематики – этот материал предназначен для специальных курсов.

Сборник контрольных работ по физике предназначен для студентов-географов заочного отделения. Варианты контрольных вопросов и задач соответствуют стандартным учебным программам по общей физике. Для удобства студентов в сборник помещены некоторые полезные сведения и константы, выраженные в системе СИ, а также приведены четыре примерных варианта решениями.

"Учебное пособие «Квантовая радиофизика» подготовлено в соответствии с учебной программой курса «Квантовая радиофизика». В нём освещаются такие аспекты, как принципы работы и характеристики квантовых генераторов (лазера на розовом рубине, квантовых генераторов радиочастотного диапазона, полупроводниковых лазеров), резонансные явления в атомных структурах. Также рассмотрены устройства управления лазерным излучением и эффекты, на которых они основаны, даются сведения о нелинейных эффектах, используемых в оптических и СВЧ системах. Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 010800 Радиофизика, 010801 Радиофизика и электроника (дисциплина ""Квантовая радиофизика"", блок ОПД, ДС), очной и заочной форм обучения. "

В книге рассмотрены основные научные положения кислотно- основной теории адгезионных соединений и проанализированы используемые в современной практике методы определения кислотно-основных свойств твердых поверхностей органической и неорганической природы. Авторами проведено масштабное экспериментальное подтверждение теоретических основ кислотно- основного подхода для широкого ряда соединений на основе полимерных композиций, применяемых в качестве покрытий и клеев различного назначения. Получены экспериментальные данные по термодинамическим и кислотно-основным свойствам около двухсот органических и неорганических поверхностей, имеющих широкое практическое применение. Экспериментально подтверждена возможность прогнозирования адгезионного взаимодействия между адгезивом и адгерендом с учетом абсолютной разности в их кислотно- основных свойствах.

В монографии предложен новый комплексный метод контактной диагностики низкотемпературной плазмы струйного высокочастотного индукционного разряда атмосферного давления, позволяющий рассчитать его электромагнитные и тепловые характеристики по измеренным значениям продольной компоненты магнитного поля в разряде в зависимости от скорости плазменного потока. Развитый метод даёт возможность более глубоко изучить структуру квазистационарного электромагнитного поля ВЧИ разряда, что позволило установить ряд новых закономерностей, присущих данному типу разряда.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Пособие «Концепции современного естествознания в вопросах и ответах» написано в соответствии со структурой и требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по дисциплине «Концепции современного естествознания» для студентов гуманитарных специальностей и предназначено для организации контроля и самоконтроля знаний студентов по данному курсу. Оно содержит достаточно большой банк заданий различных типов: с выбором ответа (единственным и множественным), задания на установление последовательности и соответствия, ответы к заданиям. В пособие включены список рекомендуемой литературы и словарь терминов, который содержит определения и пояснения основных естественно-научных понятий.

В сборник вошли научные статьи, отражающие результаты исследований, представленных на научно-практической межрегиональной конференции «Квантовые компьютеры, микро- и наноэлектроника (физика, технология, диагностика и моделирование)», проходившей в Ярославском государственном университете им. П.Г. Демидова 22 - 23 сентября 2008 г. В сборник включены теоретические, экспериментальные и обзорные статьи, посвященные наиболее актуальным проблемам развития микро- и наноэлектроники, квантовым компьютерам и некоторым смежным вопросам. Конференция организована в соответствии с планом мероприятий государственного контракта № 02.552.11.7028 Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».

Целью настоящего пособия является обучение студентов гуманитарных специализаций элементам естественнонаучной грамотности, основным представлениям об основополагающих концепциях различных естественных наук, формирующих единую картину мира. Наряду с присутствием элементов истории и философии науки, основное содержание пособия представлено как изложение целостного описания природы на основе научных достижений, смены методологий, концепций и парадигм в общекультурном и историческом контекстах. Настоящий курс реализован как междисциплинарное описание основных базовых явлений и законов природы и тех научных открытий, которые послужили началом революционных изменений в технологиях и мировоззрении.

Изложены физические и математические основы квантовой механики и их приме- нение в физике твердого тела, в полупроводниковых структурах. Приводятся примеры, иллюстрирующие теоретические положения, и задачи для самостоятельной работы. Из- дание предназначено для студентов инженерно-технических специальностей, присту- пающих к изучению микро- и наноэлектроники.

Широко используя авторитетные тексты различных религий, но не забывая свою основную специальность – теоретическую физику, авторы пытаются наглядно “перевести” представления духовных учений на язык науки и трактовать высшую реальность как “квантовую”. В книге затрагиваются такие темы, как свобода и причинность, время, энтропия и смерть, мир человека и мир Бога, символика мужского и женского, писание и мироздание, и многое другое. Новые интерпретации поэтических и мифологических символов и толкования сакральных текстов представляют интерес как для читателей-гуманитариев, так и для научных работников, желающих неформально «прочувствовать» квантовую картину мира.