Прикладная физика волн
Курс: 2С, физический факультет
Семестр: весна
Форма отчетности: зачет
О КУРСЕ
Дисциплина «Прикладная физика волн» является частью курса общей физики. На лекциях студенты знакомятся с основными волновыми явлениями, имеющими прикладное значение, методами их теоретического описания и способами их использования. Курс включает в себя прикладные элементы современной теории волн. Особое внимание уделяется нелинейным волновым процессам, имеющим ряд важных практических применений. Большинство лекций сопровождается демонстрациями изучаемых явлений и их приложений.
Суммарная дисциплинарная нагрузка составляет 2 з.е., одна из которых отведена на самостоятельную работу обучающихся.
I. Волновые процессы в природе и технических приложениях.
1. Механизмы возникновения волновых процессов. Волны в окружающем мире. Описание волновых процессов, волновое уравнение, основные параметры волнового процесса.
2. Шкала электромагнитных волн. Воздействие электромагнитных волн на человеческий организм. Общие принципы применения электромагнитных волн.
3. Спектры периодических и непериодических сигналов. Модулированные электромагнитные волны. Радиовещание. Радиоимпульс, оптический импульс. Связь формы импульса и ширины спектра.
4. Корпускулярные и волновые свойства света. Лазерный пинцет. Гипотеза де Бройля. Опыты по дифракции электронов. Классическая «модель» квантовой частицы. Можно ли «увидеть» фотон? Волновые и корпускулярные свойства поверхностных плазмон-поляритонов.
5. Звуковая волна. Амплитуда звуковой волны. Генерация звука, экзотические музыкальные инструменты. Спектр звука, эталоны частот. Элементы музыкальной акустики. Как появились ноты? Сазер. Инфразвуковое и ультразвуковое оружие. Акустические характеристики помещений. Шепчущие галереи.
6. Солнечный парус. Солнечный ветер. Парниковый эффект.
7. Автоволновые процессы.
II. Прикладные задачи спектрального анализа, оцифровки и передачи волновых сигналов.
1. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Функция дискретного аргумента и её спектр. Периодизация спектра. Частота Найквиста. Наложение частот. Практика ДПФ. Идея алгоритма быстрого преобразования Фурье. Дискретизация сигналов для хранения и передачи информации. Формула Котельникова–Шеннона.
2. Спектральная фильтрация изображений. Волновые процессы в системах телекоммуникаций. Спектральное уплотнение. Спектральная обработка акустических сигналов, эквалайзер. Теорема Винера–Хинчина. Интерферометрия как метод измерения спектров.
III. Прикладная лазерная физика, применение лазеров.
1. Принципы волновой физики в приборах построения изображений. Оптические волокна и их применение. Современные лазеры. Лазерные методы измерения расстояний и детектирования.
2. Нелинейная оптика. Процессы трёхволнового смешения. Фазовый синхронизм. ПГС. Распространение света в оптических волокнах. Чирпирование импульса. Фазовая самомодуляция и дисперсия. Фазовая самофокусировка. Лазерная филаментация. Нелинейная оптика в науках о жизни.
3. Сверхсильные световые поля. Синхротронное излучение. Лазер на свободных электронах. Дифракция рентгеновского излучения. Рентгеновская спектроскопия.
Web_File_01 Web_File_04 Web_File_07 Web_File_10
Web_File_02 Web_File_05 Web_File_08
Web_File_03 Web_File_06 Web_File_09