Учебная программа Дисциплины 01 «Электродинамика высокочастотных и оптических разрядов» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г icon

Учебная программа Дисциплины 01 «Электродинамика высокочастотных и оптических разрядов» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г



Смотрите также:
Учебная программа Дисциплины б4 «Электродинамика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний...
Учебная программа Дисциплины 02 «Автоматизация измерений в квантовой электронике» по направлению...
Учебная программа Дисциплины б3 «Квантовая механика» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний...
Учебная программа Дисциплины б7 «Аналитическая геометрия» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины 04 «Физика твердотельных лазеров» по направлению 011800...
Учебная программа Дисциплины 06 «Введение в радиоастрономию» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины р11 «Физика твердого тела» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины 08 «Физические основы полупроводниковых лазеров» по направлению...
Учебная программа Дисциплины б7 «Физика сплошных сред» по направлению 011800 «Радиофизика»...
Учебная программа Дисциплины 03 «Компьютерные методы анализа электрических цепей» по направлению...
Учебная программа Дисциплины р14 «Методы радиофизических измерений» по направлению 011800...
Учебная программа Дисциплины 04 «Физика лазеров» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний...



скачать


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»


Радиофизический факультет

Кафедра электродинамики


УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета


____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.


Учебная программа


Дисциплины М2.В5.01 «Электродинамика высокочастотных и оптических разрядов»


по направлению 011800 «Радиофизика»


Нижний Новгород

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Содержание дисциплины направлено на расширение знаний электродинамики плазменных процессов, обусловленных ионизационной нелинейностью в поле мощных электромагнитных источников.

Цель курса – сформировать у студентов современное представление о методах расчета структуры и параметров плазменных неоднородностей, формируемых полем излучения.

Курс состоит из двух частей: I  “Высокочастотные разряды в волновых полях” II  “Нелинейные явления при излучении антенн в плазме”. В первой части рассматриваются элементарные и коллективные процессы, определяющие процессы ионизации в ВЧ разряде и влияние плазмы разряда на величину и структуру возбуждающего поля. Анализируются основные типы ионизационно-полевых неустойчивостей разряда. Во второй части рассматриваются особенности формирования плазменно-полевой неоднородности при разряде в присутствии внешнего магнитного поля и влияния этой неоднородности на радиационные характеристики нелинейных дипольных антенн. Обсуждаются результаты лабораторных и натурных экспериментов по исследованию нелинейных явлений при излучении антенн в плазме, как изотропной, так и замагниченной. Анализируются возможности формирования в ионосфере активных плазменных антенн ОНЧ и КНЧ диапазонов. Обсуждаются строение магнитосферы Земли и физика альвеновского магнитосферного мазера.


2. ^ Место дисциплины в структуре магистерской программы

Дисциплина «Электродинамика высокочастотных и оптических разрядов» относится к дисциплинам по выбору студента вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика».


3. ^ Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:

  • способностью использовать базовые знания и навыки управления информацией для решения исследовательских профессиональных задач, соблюдать основные требования информационной безопасности, защиты государственной тайны (ОК-l0);

  • способность к свободному владению знаниями фундаментальных разделов физики и радиофизики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своим профилем подготовки) (ПК-1);

  • способность к свободному владению профессионально-профилированными знаниями в области информационных технологий, использованию современных компьютерных сетей, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами профильной подготовки (ПК-2);

  • способность использовать в своей научно-исследовательской деятельности знание современных проблем и новейших достижений физики и радиофизики (ПК-3);

  • способность самостоятельно ставить научные задачи в области физики и радиофизики (в соответствии с профилем подготовки) и решать их с использованием современного оборудования и новейшего отечественного и зарубежного опыта (ПК-4).


В процессе изучения курса студенты должны:

  • знать элементарные и коллективные процессы в плазме, процессы ионизации и формирования плазмы в ВЧ разряде, влияние плазмы разряда на величину и структуру возбуждающего поля;

  • уметь оценить величину пробойных полей при заданных параметрах газа и разрядного промежутка;

  • иметь представление о методах формирования активных плазменных антенн в ионосфере Земли, о резонансных ионосферных и магнитосферных явлениях, о магнитосферном альфвеновском мазере.


4.^ Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.


Виды учебной работы

Всего часов

Семестры

^ Общая трудоемкость дисциплины

72

11

Аудиторные занятия

32

32

Лекции

32

32

Практические занятия (ПЗ)

0

0

Семинары (С)

0

0

Лабораторные работы (ЛР)

0

0

Другие виды аудиторных занятий

0

0

Самостоятельная работа

40

40

Курсовой проект (работа)

0

0

Расчетно-графическая работа

0

0

Реферат

0

0

Другие виды самостоятельной работы

0

0

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

зачет

зачет


5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий


№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ (или С)

ЛР

1.

Введение.

1







2.

Объемные элементарные процессы.

1







3.

Процессы переноса в газоразрядной плазме.

2







4.

Уравнение баланса частиц и энергии.

2







5.

Пробой газа в статических и переменных полях.

2







6.

Электродинамика разряда в волновых электромагнитных пучках.

4







7.

Основные типы ионизационно-полевых неустойчивостей разряда.

4







8.

Нелинейные электромагнитные источники в замагниченной плазме.

4







9.

Разряд в ближнем поле антенны.

4







10.

Самосогласование антенны плазменной неоднородностью.

2







11.

Ионосферный эксперимент “Активный шнур”.

4







12.

Структура магнитосферы земли. Магнитосферный мазер.

2








5.2. Содержание разделов дисциплины


Раздел 1. Введение


Раздел 2. Объемные элементарные процессы

Объемные элементарные процессы, определяющие кинетику ионизации в газовом разряде (электронный удар, сечения ионизации, диссоциативное и трехчастичное прилипание, электрон-ионная рекомбинация, разрушение отрицательных ионов).


^ Раздел 3. Процессы переноса в газоразрядной плазме

Свободная и амбиполярная диффузия; термодиффузия; теплопроводность, проводимость.


Раздел 4. Уравнение баланса частиц и энергии

Уравнения баланса частиц и энергии в газовом разряде; их стационарные и простейшие динамические решения. Процессы нагрева электронной компоненты в разряде.


^ Раздел 5. Пробой газа в статических и переменных полях

Пороги пробоя, зависимость скорости лавинообразного процесса от давления газа, частоты и амплитуды электрического поля. Влияние плазмы разряда на величину и структуру поля.

Основные механизмы насыщения лавины при пробое.


^ Раздел 6. Электродинамика разряда в волновых электромагнитных пучках

Роль процессов рефракции и поглощения волны. Волна пробоя в волновом пучке. Предельные значения электронной концентрации. Разряд вблизи одиночного электрода.


^ Раздел 7. Основные типы ионизационно-полевых неустойчивостей разряда

Вынужденное ионизационное рассеяние. Мелкомасштабная плазменно-резонансная неустойчивость. Ионизационноперегревная неустойчивость в поле электромагнитной волны.


^ Раздел 8. Нелинейные электромагнитные источники в замагниченной плазме

Обсуждение нелинейных эффектов, изменяющих радиационные характеристики антенн Плазменная антенна-генератор. Влияние магнитного поля. Тензор диэлектрической проницаемости плазмы в магнитном поле. Волны в замагниченной плазме. Особенности распределения поля источника в замагниченной плазме. Резонансный конус.


^ Раздел 9. Разряд в ближнем поле антенны

Разряд в ближнем поле антенны в присутствии внешнего магнитного поля. Самоканалирование плазменных волн. Расслоение разряда при . Многопучковое самоканалирование плазменных волновых полей.


^ Раздел 10. Согласование антенны плазменной неоднородностью

Автосогласование. Волны свистового диапазона, направляемые плазменной неоднородностью. Ионизационное самоканалирование вистлеров.


^ Раздел 11. Ионосферный эксперимент “Активный шнур”

Лабораторное моделирование плазменно-волнового разряда в ионосфере Земли. Расчет характерных параметров активной части разряда. Диамагнитная антенна. Генерация НЧ полей модулированным пучком плазменных волн. Условия и результаты ракетных экспериментов. Обсуждение результатов, которые ожидались. Неожиданные результаты (глубокая модуляция высыпания энергичных частиц, наблюдение модуляционного эхо, возбуждение ионосферного альфвеновского резонатора).


^ Раздел 12. Структура магнитосферы земли. Магнитосферный мазер

Магнитосфера Земли (структура, шумы, резонансы). Ионосферный альфвеновский резонатор. Простейшая теория плоско-неоднородного резонатора с магнитным полем, ориентированным перпендикулярно к земной поверхности, оценки инкремента неустойчивости альфвеновских волн, усиливаемых потоком электронов из области разряда, условие баланса энергии. Мазерные эффекты в магнитосфере, условия и признаки генерации, роль дактов плотности, ионосферного зеркала, радиационных поясов.


6. Лабораторный практикум

Не предусмотрен.


7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1983.

2. Гуревич А.В., Шварцбург А.Б. М.Ш. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. М.: Наука, 1974.

3. Гершман Б.Н., Ерухимов Л.М., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосфере и в космической плазме. М.; Наука, 1984.


б) дополнительная литература:

1. Мак Доналд. СВЧ разряды. М.: Наука, 1969.

2. ЖЭТФ, 1981. Т.80, №6. С.2264; Т.112, №10. С.1285; 1998. Т.113, №4.

3. Письма в ЖЭТФ, 1990. Т.52, №10. С.1127.


8. Вопросы для контроля

  1. Условия ВЧ пробоя разреженного газа в присутствии внешнего магнитного поля.

  2. Система уравнений, описывающая ВЧ разряд.

  3. Разряд вблизи цилиндрического провода.

  4. Разряд в поле сходящихся под углом двух плоских ТЕ волн.

  5. Типы волн и их дисперсия в замагниченной плазме.

  6. Структура ВЧ потенциала малого электрического источника в нижнегибридном диапазоне частот.

  7. Структура волнового разряда, формируемого дипольным источником в нижнегибридном диапазоне частот.

  8. Оценка параметров плазменной неоднородности, формируемой дипольным источником в нижнегибридном диапазоне частот.

  9. Влияние плазменной неоднородности на характеристики возбуждающей антенны.

  10. Структура магнитосферы Земли.

  11. Активные плазменные антенны в ионосфере Земли.

  12. Ионосферный альфвеновский резонатор.

  13. Магнитосферный альфвеновский мазер.

  14. Динамические электромагнитные эффекты, стимулируемые плазменно–волновым разрядом в ионосфере Земли.


9. Критерии оценок


Зачтено

Ставится при удовлетворительном ответе на большинство вопросов билета

Не зачтено

Ставится при неудовлетворительном ответе на половину вопросов билета


10. ^ Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки

Не предусмотрена.


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом по направлению 011800 «Радиофизика».


Автор программы_________________ Введенский Н.В.


Программа рассмотрена на заседании кафедры __4 апреля 2011__г. протокол №_25__


Заведующий кафедрой ___________________ Кудрин А.В.


Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10


Председатель методической комиссии_________________ Мануилов В.Н.






Скачать 117,32 Kb.
оставить комментарий
Дата07.09.2012
Размер117,32 Kb.
ТипПрограмма дисциплины, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх