Физика. Астрономия

В настоящей методической разработке кратко описаны идеология и методология обработки результатов экспериментов по методу наименьших квадратов. Пособие предназначено для студентов первого курса, выполняющих лабораторные работы по физике, но может быть полезным и для студентов старших курсов и аспирантов. Методические указания составлены на основе большого количества материала, однако изложение сознательно упрощено, поэтому оно должно рассматриваться как дополнительный материал при изучении теории ошибок.

Исследованы спектры низкотемпературной (77К) фотопроводимости кристаллов CdS в области края поглощения в зависимости от направления сканирования длины волны возбуждающего света. Предполагается, что гистерезисный характер спектральной зависимости фототока в CdS обусловлен оптической перезарядкой r-центра - глубокого компенсированного собственно-дефектного акцептора, ассоциированного с мелким донором // Актуальные проблемы современной физики и математики, Труды III межрегиональной научно-практической конференции, Элиста, Калмыцкий государственный университет, 21-25 ноября 2011 г. - Элиста : Издательство КалмГУ, 2012. - С. 76-78.

Курс лекций содержит сведения о современных способах и методах применения радиоактивных изотопов, подробное описание приборов и новых устройств обеспечения радиационной защиты с учетом современных условий эксплуатации технических систем в различных отраслях сельского хозяйства и промышленности.

Статья в популярной форме раскрывает основные понятия атомной физики, теории искусственного превращения элементов

Рассмотрена методика подготовки и проведения интерактивного занятия по экспериментальному изучению синусоидальной зонной пластинки. Предлагаемые учебные опыты найдут применение также в лекционных демонстрациях и лабораторных работах физического практикума.

В издании содержатся индивидуальные задания по дисциплине «Теория электрических цепей (ТЭЦ)».

Монография посвящена исследованию полосы преобразования терагерцовых смесителей на эффекте электронного разогрева в NbZr, NbN и в одиночном гетеропереходе AlGaAs/GaAs. Дан обзор современных приёмников миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн, а также обзор работ, посвященных исследованию явления электронного разогрева. Приведено описание HEB-смесителей на основе тонких пленок NbN, NbZr и на основе 2DEG гетероструктуры AlGaAs/GaAs. Рассматривается методический аспект проведенных экспериментов с описанием используемых экспериментальных установок. Представлены результаты исследований частотных характеристик HEB смесителей на основе плёнок NbN и микромостиков NbZr, нанесенных на подложки из сапфира.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики твердого тела и наноструктур физического факультета Воронежского государственного университета.

Рассмотрены вопросы преподавания основ голографии в курсе общей физики. Приведены принципы построения спецкурса «Голография и ее применение». Даны примеры выпускных квалификационных работ голографической тематики.

В статье представлена теория магнитного поля многослойного соленоида конечной длины с произвольным числом витков. Описана методика экспериментального и теоретического изучения распределения магнитного поля соленоида при проведении лабораторного практикума в курсе физики для студентов инженерно$технических специальностей. Приведены результаты измерений, а также результаты теоретического расчета индукции магнитного поля внутри соленоида по специально разработанной программе.

В монографии представлено исследование метода определения моментов инерции и сил сопротивлений в силовом агрегате и ходовой системе транспортного средства на инерционном стенде с беговыми барабанами с использованием технологии автоматической идентификации информационных параметров на режиме «разгон – выбег». Адресована магистрантам, аспирантам и преподавателям технических вузов, а также специалистам производственных и сервисных предприятий, специализирующимся в области «Техника и технологии наземного транспорта».

В лабораторной работе изучаются основы метода амплитудного сканирования и применение ультразвуковой аппаратуры.

Методические указания предназначены для студентов 3, 4 курсов специальности 200402.65 «Инженерное дело в медико-биологической практике» и направлению 201000.62 «Биотехнические системы и технологии» по дисциплине «Автоматизация обработки экспериментальных данных».

В методических указаниях представлена лабораторная работа по изучению способов описания электростатических полей. Рассматриваются основные характеристики электростатического поля, а так же связь между ними.

В лабораторной работе изучается внешний фотоэффект, его вольт-амперные характеристики и законы Столетова для внешнего фотоэффекта.

В работе рассчитывается число тарелок в ректификационной колонне, а также адиабатический кпд турбокомпрессора трехступенчатого сжатия.

Рассмотрены теоретические и модельные условия протекания автокаталитических периодических химических реакций на примере реакции Белоусова-Жаботинского. Главное внимание уделено овладению методиками анализа сложных химических реакций в условиях, приближенных к термодинамическому равновесию, с использованием новейшего программного и аппаратного обеспечения лабораторных опытов.

Методические указания рекомендованы студентам-бакалаврам, обучающимся по направлению 150400.62 «Металлургия» профиля подготовки «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей» для выполнения лабораторной работы по учебной дисциплине «Теплотехнические измерения».

В книге описана современная инвариантная теория нахождения переменных разделения в уравнении Гамильтона-Якоби, которая позволяет избежать громоздких координатных вычислений и особых аналитических приемов, используемых ранее для различных интегрируемых систем классической механики. Рассмотрено большое количество конкретных примеров, для которых проведено сравнение различных методов построения переменных разделения.

В книге излагается полное исследование классической задачи об устойчивости перманентных вращений вокруг вертикали тяжелого твердого тела с неподвижной точкой (вращений Штауде). Для наиболее простых частных случаев, когда центр масс тела лежит на главной оси инерции или когда тело динамически симметрично, проведен полный нелинейный анализ устойчивости во всем допустимом диапазоне изменения параметров задачи. Для случая расположения центра масс тела в главной плоскости инерции и для общего случая распределения масс в теле получен подробный линейный анализ устойчивости, в ряде случаев найдены достаточные условия устойчивости. Большая часть излагаемого в книге материала представляет собой собственные исследования автора и публикуется впервые.

Интеграционная механика представляет новое направление в интеграции знания как единство математики, физики и прикладной философии для решения взаимосвязанных нелинейных задач механики. В данной книге дано наиболее полное изложение интеграционной механики: этапы создания интеграционной механики; комплексная методика решения взаимосвязанных нелинейных задач механики на примере тонкого винтового бруса; физико-математический полигон для проверки численных методов; экспериментальный полигон интеграционной механики. В качестве ступеньки обучения методам интеграционной механики предложена классическая механика, где показана эффективность специальных информационных операторов для сжатия аксиом, теорем и законов механики. Специальные информационные операторы являются едиными не только для технических и фундаментальных дисциплин, но и для творчества в области искусства и культуры. Специальная глава посвящена новому направлению интеграционной механики – созданию качественной структуры единства живой и неживой природы на основе единой физики винтового деформированного движения.

Сборник посвящен 60-летию крупного российского математика и механика Валерия Васильевича Козлова. Здесь представлены его основные работы по разным областям динамических систем, написанные им в разные годы. Подборка статей подготовлена представляет собой введение в различные разделы механики и математической физики. Несомненным достоинством сборника является то, что автором представлен обзор открытых проблем в математике и механике, решение которых может опираться на публикуемые здесь работы. Кроме того, в сборнике будут представлены переводы статей В.В. Козлова, публиковавшихся только в англоязычных журналах и поэтому труднодоступных для российского читателя.

В книге представлены достижения и судьбы ученых XIX-XX веков, внесших крупный вклад в развитие теории теплообмена и гидродинамики, работы которых в значительной мере определили лицо этих наук. Их именами названы числа подобия (Fo, Re, Pr, Nu и др.). Суммированы их важнейшие научные результаты и достижения в теплофизике, приведена библиография основных публикаций каждого классика науки. Дана сводка нескольких десятков чисел подобия, используемых в механике и теплофизике с указанием их физического смысла. Настоящее 2-е издание расширено по сравнению с предыдущим.

Математическая теория рассеяния — одна из центральных областей математической физики и математического анализа, активно развивавшаяся во второй половине XX века. Наиболее заметный вклад в ее развитие был внесен М.Ш. Бирманом, Т. Като (США) и Л.Д. Фаддеевым. Предлагаемое издание включает в себя все основные работы М.Ш. Бирмана на эту тему, написанные им как индивидуально, так и в соавторстве. Работы по теории рассеяния тесно связаны с другим важным объектом спектральной теории возмущений — функцией спектрального сдвига. Поэтому в предлагаемое издание включены также работы М. Ш. Бирмана с соавторами, посвященные функции спектрального сдвига. Статьи, включенные в книгу, сохранили научную актуальность. Публикация их в одном издании может облегчить вхождение научной молодежи в эту важную и непростую область математической физики.

В книге даны три уровня физико-математического полигона для проверки численных методов, основанных на численных расчетах и экспериментальной проверке частотного спектра пространственных колебаний, продольной и местных видов потери устойчивости, нелинейной статики тонкого винтового бруса. Первый уровень позволяет дать оценку численным методам для низших частот продольных, крутильных и поперечных юлебаний, второй и третий уровни предназначены для оценки численных методов, позволяющих анализировать задачи с несамосопряженными операторами и задачи с плохо обусловленным решением. Расчетные параметры полигона сопоставлены с экспериментальными результатами.

В книге изложены основные положения интеграционной механики. Интеграционная механика занимается сложными нелинейными задачами, где имеет место синтез задач с различной физикой явлений. Единство математики, физики, прикладной философии позволяет качественнее анализировать нелинейные эффекты, а применение аналитико-конструкторского алгоритма повышает эффективность поиска новых синтезированных решений. На основе классических нелинейных уравнений Кирхгофа–Клебша рассмотрены пространственные нелинейные колебания для тонкого винтового бруса, различные виды упругой потери устойчивости, нелинейная статика. Разработан метод реализации новых физических явлений при проектировании пружинных механизмов, работающих с инерционным соударением витков.

Продолжение фундаментального сочинения выдающегося английского математика и механика, сосредоточенное на развитии науки об электричестве и магнетизме в 1900–1926 гг. Автор, как и в предыдущем томе, рассказывает историю физики по мере ее создания, останавливаясь как на достижениях всемирно известных ученых, так и на вкладах, сделанных в науку менее известными, но не менее интересными и талантливыми людьми.

Фундаментальное сочинение выдающегося английского математика и механика направлено на своего рода ревизию стройного здания науки об электричестве и магнетизме. Однако эта ревизия принадлежит перу крупного мастера, а его соображения по поводу фундаментальных физических принципов и понятий - поле, сила, энергия - представляют большой интерес для современной науки. Первый том трактата Уиттекера на английском языке появился в 1910 г., второй - в 1959. Оба они ранее не переводились на русский язык.

Проблемы, связанные с интерпретацией результатов гидродинамических исследований скважин принадлежат к классу обратных задач подземной гидромеханики. Отличительной чертой этих задач является то, что дополнительная информация определяется возможностями промыслового эксперимента. Другим фактором, который необходимо учитывать при их решении, является наличие погрешностей в экспериментальных данных. В монографии предлагается новый подход к интерпретации результатов гидродинамических исследований вертикальных и горизонтальных скважин на основе методов регуляризации. На фактическом материале показаны порядок проведения исследований, обработка данных промысловых наблюдений и их практическое использование.

В данный сборник вошли наиболее известные работы профессора Утрехтского университета, лауреата Нобелевской премии 1999 года по физике Г. 'т Хоофта. Рассматривается широкий спектр вопросов, касающихся теории относительности, которая традиционно применяется в таких областях, как шварцшильдовская метрика, смещение перигелия и отклонение света. Приводятся работы, посвященные квантовой теории поля и открытию стандартной модели элементарных частиц. Большое внимание уделено той области, которая может стать весьма актуальной в ближайшем будущем — гравитационному излучению.

На ключевых примерах от механики до физической оптики представлена методика обработки результатов учебных физических экспериментов при помощи опций линейной и нелинейной регрессии продукта Statistica. Использование его экономит временной ресурс лабораторной работы и качественно изменяет ее планирование, а также процесс обработки и осмысления полученных результатов. У студентов младших курсов при экспериментальном изучении физических законов формируются умения мыслить и действовать, руководствуясь понятиями математического моделирования. Одновременно формируется и развивается критическое мышление, умение уверенно, с помощью цифр аргументировать выводы и заключения, ясно и убедительно их представлять с использованием всего арсенала средств, что немаловажно для развития компетенции презентации и самопрезентации. Ключевые слова: физическая модель, обработка

Центральное взаимодействие является одновременно одним из базовых вопросов курса общей физики и одним из самых трудных для изучения. Поэтому поиск новых подходов к изучению этого вопроса продолжает вызывать интерес у преподавателей. В данной работе рассмотрено развитие методики преподавания вопросов центрального взаимодействия с использованием современных возможностей моделирования физических процессов на компьютере.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики твердого тела и наноструктур физического факультета Воронежского государственного университета.

В издании даны описания пяти лабораторных работ, позволяющих экспериментально пронаблюдать преобразование детерминированных сигналов в нелинейных радиотехнических цепях и проверить методы математического описания этих преобразований. В практикуме приведены порядок выполнения работ, требования к оформлению отчетов, рекомендации по подготовке к работам, а также расчетную часть. Приведены основные расчетные соотношения.

Приведено описание выполнения четырех лабораторных работ с системой связанных баков: моделирование нелинейного объекта управления, идентификация параметров нелинейной модели, моделирование линеаризованного объекта управления, модальный синтез регулятора для верхнего бака. Работы выполняются с использованием пакета MATLAB.

Учебное пособие «Избранные главы курса физики: электромагнетизм» предназначено для студентов УрФУ, обучающихся на физических и инженерно-физических направлениях подготовки, изучающих курс общей физики в соответствии с рабочей программой курса «Общая физика» и образовательными стандартами. Учебное пособие содержит изложение материала лекций, обсуждение основных физических законов и соотношений. Изложение материала сопровождается подробным анализом и решением большого числа задач и примеров. Использование студентами данного учебного пособия позволит улучшить уровень их подготовки по данному разделу курса «Физика».

В учебном пособии изложены теоретические основы равновесной термодинамики, рассмотрены основные физические законы и соотношения, относящиеся к данному разделу физики. Изложение материала сопровождается подробным анализом и решением большого числа задач и примеров.

Новости из мира литературы, искусства и науки

Приведены краткие сведения по теории фазоконтрастной микроскопии применительно к исследованию биологических микрообъектов. Изложен принцип работы поляризационно-интерференционного микроскопа (ПИМ). Подчеркиваются его преимущества c точки зрения возможностей количественного анализа характеристик биологических микрообъектов и реализации разрешения далеко за пределами критерия Рэлея. С учетом сложности конструкции ПИМ значительное место уделено процедурам настройки и калибровки как необходимым операциям при подготовке микроскопа к работе. Представлено оборудование для передачи микроизображения через видеокамеру в компьютер для последующей детальной обработки.

Изложены краткие сведения о волновых процессах и интерференции волн. Рассмотрена интерференция световых волн с различной длиной когерентности. Дано описание лабораторной установки. Приведен порядок выполнения лабораторной работы и обработки результатов измерений.

Изложены краткие теоретические сведения о волновых процессах и интерференции волн. Предложена методика решения задач по этой теме. Приведены примеры решения задач, расположенные по мере их усложнения. Даны задачи для самостоятельной работы студентов.

Кратко изложена теория электромагнитного излучения. Рассмотрена методика выполнения экспериментов, приведен алгоритм обработки полученных результатов.

Даны краткие сведения о законах теплового излучения. Рассмотрена методика измерения температуры тел с помощью оптического термометра. Приведены описание лабораторной установки, порядок выполнения лабораторной работы и обработки результатов измерений.

Рассмотрены основные законы магнетизма, используемые при расчете магнитного поля в вакууме и в веществе. Приведена схема расчета магнитной цепи. Даны описание лабораторной установки и порядок выполнения работы.

Изложены основные теоретические сведения о дифракции Фраунгофера на щели, на круглом отверстии и на дифракционной решетке. Дано описание лабораторной установки, приведены указания к выполнению измерений и обработке их результатов.

Методические указания посвящены изучению нового объекта оптики - фотонных кристаллов из искусственного опала. Фотонные кристаллы открывают новые возможности для решения различных задач в видимой области спектра и являются перспективным оптическим материалом. Исследуемые кристаллы являются объектами новой области оптоэлектроники - нанофотоники, так как их элементарная ячейка имеет поперечный размер порядка 100 нм. В ходе лабораторной работы студенты знакомятся с важными общефизическими понятиями: зона Бриллюэна, фотонная запрещенная зона (или стоп-зона), закон дисперсии, брэгговское отражение. Студенты измеряют постоянную кристаллической решетки фотонного кристалла, параметры зонной структуры.

Рассмотрены законы Ома и Джоуля — Ленца в интегральной и дифференциальной (локальной) формах. Изложена методика измерения тепловой мощности электрического нагревателя с помощью калориметра, указан порядок выполнения работы.

Кратко изложены основные теоретические сведения о механических волнах, необходимые для выполнения лабораторной работы. Дано описание лабораторной установки, даны указания по проведению измерений и обработке их результатов.

В теоретической части методических указаний рассмотрены вопросы взаимодействия света с веществом, подробно изложен материал по нормальной дисперсии света. В экспериментальной части предложена методика определения характеристик преломляющей призмы, необходимых для построения дисперсионной кривой.

В работе приведены основные положения квантовой теории электропроводности полупроводников и выпрямляющих свойств р-n-перехода. Описаны экспериментальные методы определения характерных параметров полупроводниковых диодов.