В монографии рассматриваются теоретико-методологические основы реализации про-
ектной деятельности учащихся в средней школе, методика и примеры проведения ис-
следовательских мини-проектов и среднесрочных проектов в школьном курсе физики
основной и старшей школы. Представлены разработки мини-проектов, в том числе с ис-
пользованием цифровой лаборатории по физике «Научные развлечения», методика ор-
ганизации и проведения интегрированных мини-проектов в пропедевтическом курсе фи-
зики, а также среднесрочные проекты для старшей школы.
Монография адресована учителям физики средних школ, лицеев, гимназий, а также
студентам и магистрантам педагогических направлений подготовки направленность
(профиль) «Физика».
Еще в 424 г. до н.э. в пьесе древнегреческого поэта Аристофана «Облака» упоминается о том, что с помощью фокусировки солнечного света можно добывать огонь. С тех пор и до наших дней исследование поведения света в фокусе вызывает интерес у оптиков. В фокусе сходится свет из разных областей пространства, который обладает разной амплитудой, фазой и состоянием поляризации. Чтобы адекватно описывать свет в фокусе, следует использовать все шесть проекций векторов напряженности электрического и магнитного полей. В 1959 г. Б. Ричардом и Э. Вольфом была создана аналитическая теория строгого описания света вблизи острого фокуса, которая применяется до сих пор. Проверить ее правильность сегодня можно с помощью разностного решения системы уравнений Максвелла в рамках одного из многих коммерческих программных продуктов. Численный метод решения уравнений Максвелла (FDTD-метод) был разработан А. Тафловом и М.И. Бродвином в 1975 г. Один из интересных оптических эффектов, который имеет место в остром фокусе световых полей, — эффект обратного потока энергии, о котором впервые упоминает в 1920 г. В.С. Игнатовский. В данной книге эффект обратного потока энергии в фокусе лазерного света изучается теоретически на основе формализма Ричарса–Вольфа, численно на основе разностного решения уравнений Максвелла и экспериментально. Выясняется природа данного эффекта и условия, при которых он возникает.
Книга предназначена широкому кругу научных работников, инженеров, работающих в области оптики, фотоники, лазерной физики, оптоинформационных технологий, оптического приборостроения. Также может быть полезной бакалаврам и магистрам по специальностям «Прикладные математика и физика», «Прикладная математика и информатика», «Оптика» и аспирантам, специализирующимся в этих областях.
Приводится векторный анализ группы уравнений, часто именуемой
«Уравнениями Максвелла». Собственно перу Максвелла принадлежит одно
уравнение, в котором он ввел так называемый «ток смещения». Анализ по-
казывает, что этот ток является лишней припиской и мешает взаимной со-
гласованности уравнений группы.
После исключения этого тока исчезают волновые свойства электриче-
ского и магнитного полей. Электрическое и магнитное поля перестают быть
«особой формой материи».
Далее дано краткое изложение основ новой электродинамики без урав-
нения Максвелла, записана группа уравнений, не имеющая внутри себя
противоречий. За основу приняты закон Кулона и законы взаимодействия
токов и уравнения потенциалов.
По-новому сформулирован закон электромагнитной индукции.
Даны начала новой теории распространения радиоволн.
В последней части приводятся примеры подробного, полного расчета
электрических и магнитных потенциалов типичных источников.
Книга предназначена для научных работников, преподавателей, аспи-
рантов, учителей и студентов
Монография посвящена изучению исторических аспектов истоков за-
рождения, становления и последующего развития специальной и общей тео-
рии относительности на протяжении XX и в начале XXI веков. Учтены рабо-
ты последних десятилетий. Особое внимание уделено цитированию работ
классиков-релятивистов и ученых, развивающих СТО и ОТО.
Монография предназначена для студентов, аспирантов физических специ-
альностей и направлений подготовки, научных работников – историков физики,
а также широкого круга читателей, интересующихся историей физики
В монографии рассмотрены лазерные световые пучки, у которых при распространении в свободном пространстве поперечное распределение интенсивности вращается вокруг оптической оси. Причины, приводящие к вращению поперечной интенсивности пучка в пространстве, могут быть разные. Все эти различные виды вращающихся пучков подробно рассматриваются в книге. Вращающиеся лазерные пучки применяются в микроскопии для получения сверхразрешения по продольной координате и при измерении локализации и ориентации отдельных молекул, при зондировании атмосферы и в беспроводных системах связи, в передаче информации под водой, а также в датчиках магнитного поля. Книга будет полез ной для широкого круга специалистов в области фотоники, студентов старших курсов, бакалавров и магистров, обучающихся по специальностям «Оптика», «Прикладные математика и физика», «Прикладная математика и информатика», и аспирантов, специализирующихся в этих областях.
В монографии рассматривается теория переноса произвольной аддитивной величины в пространстве и времени. Пока-
зано, что основополагающие законы физики представляют собой запись уравнения баланса аддитивных величин. На ос-
новании рассматриваемой в работе модели переноса представлена авторская трактовка квантовой механики. Основные
результаты работы могут быть использованы в качестве базового математического аппарата при описании любых эво-
люционных процессов: физических, механических, биологических, экономических и т. д.
Монография рассчитана на курсантов старших курсов, адъюнктов, преподавателей и научных сотрудников.
Монография рекомендована обучающимся по основным профессиональным образовательным программам высшего
образования – программ специалитета по всем специальностям подготовки, преподавателям дисциплин естественнона-
учного цикла, адъюнктам и ученым, работающих в области квантовой физики
В монографии предлагается методика организации учебного процесса, поз-
воляющего учащимся без дополнительной специальной подготовки успешно
пройти итоговую государственную аттестацию по физике. Выделены элементы
физических знаний – понятия о физическом объекте, физическом явлении, физи-
ческой величине, закон, научный факт и связанные с ними виды деятельности, ко-
торые должны быть усвоены при изучении конкретных тем школьного курса фи-
зики. Разработаны дидактические средства, необходимые для формирования вы-
деленных видов деятельности.
Предназначена преподавателям и учителям физики, студентам и аспиран-
там педагогических направлений подготовки
В работе представлена модель, позволяющая рассчитывать форму сечения и ско-
рость цилиндрического включения, мигрирующего в кристалле под действием гра-
диента температуры в стационарных тепловых условиях. На основе предложенной
модели, требующей в общем случае применения численных методов, получены ана-
литические выражения для расчета скорости включения в предельном случае отно-
сительно больших площадей сечений. Проведен анализ рассчитанных зависимостей ско-
рости и формы сечений мигрирующих цилиндрических включений от площади их сече-
ния, градиента температуры, степени затрудненности межфазных процессов, удельной
межфазной энергии и степени ее анизотропии. Предложены методики определения сте-
пени анизотропии удельной межфазной энергии и относительной затрудненности меж-
фазных процессов из анализа форм сечений мигрирующих цилиндрических включений.
Издание предназначено для специалистов в области роста кристаллов, а также
студентов, магистрантов и аспирантов при изучении вопросов физики процессов
кристаллизации.
Книга посвящена вопросам анализа и обобщения результатов экспери-
ментальных исследований, выполненных в Научно-исследовательском ин-
ституте электрофизической аппаратуры имени В. Д. Ефремова и смежных
институтах по развитию методов накопления энергии и ее вывода в электро-
разрядные импульсные установки, изучению происходящих физических
процессов и методов их диагностики.
Рассмотрены индуктивные и гибридные индуктивно-емкостные накопи-
тели энергии и методы вывода ее с помощью разрядников разного типа и
размыкателей тока в электрофизические установки, созданные на продольных
и азимутальных разрядах, квазистационарных ускорителях, компактных
плазменных торах, обращенных магнитных конфигурациях-омаках. Рас-
смотрены перспективы создания мощного источника нейтронов на основе
3-метрового, линейного тета-пинча с осевым лазерным подогревом плазмы
с общим выходом до 1013 за импульс. Проанализирован вариант малонейт-
ронного термоядерного реактора на пульсирующих плазменных торах с при-
менением D-3
He смеси в качестве топлива.
Книга будет представлять интерес как дополнительный материал для
студентов и научных сотрудников электрофизического профиля
The book is devoted to the consideration of unusual laser beams - vortex or singular beams. They are called vortex because their energy flow rotates in a spiral around the optical axis when the beam propagates along this axis. And they are called singular because in the cross section of such beams there are isolated points with zero intensity, in which the phase is not defined. These points are singular (unusual points). Vortex laser beams are described by two integral (averaged) characteristics: orbital angular momentum (OAM) and topological charge (TC). The OAM of the beam shows with what moment of force the light will act on a microparticle placed at the focus of the vortex laser beam. And the TC of the beam shows how many complete jumps by 2π the phase will acquire in the cross section of the beam when it is traversed along a closed contour that encompasses the entire beam. If the OAM of the beam is preserved during the propagation of a scalar paraxial laser beam, then the TС is also preserved if we take into account the phase singularities located at the periphery in the beam cross section (at infinity). The OAM normalized to the beam power can be either an integer or a fractional number. And the TC of the beam (except for the initial plane and at infinity) is always integer. In the book, the TC of the axial superposition of Laguerre-Gauss (LG) vortex beams is calculated. It turned out to be equal to the maximal TC of the beams in the superposition. Therefore, if the amplitude of the light field is expanded according to the basis of the LG beams in an infinite series, then the TC of such a light field is infinite. The book contains examples of vortex beams with infinite TC. Note that the OAM of the beam is determined by the amplitude and phase, and TC is determined only by the phase of the beam. Therefore, there are light beams in which the TC is zero, and the OAM is nonzero (for example, elliptical Gaussian beams). And vice versa, there are beams in which the OAM is equal to zero, and the TC is nonzero. The
