Министерство образования Российской
Федерации
Нижегородский государственный университет им.
Н.И. Лобачевского
"УТВЕРЖДАЮ"
Декан радиофизического факультета
профессор ___________ С.Н. Гурбатов
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
спецкурса
"ТЕОРИЯ ВОЛНОВЫХ НЕУСТОЙЧИВОСТЕЙ"
для специальностей
071500 - Радиофизика и электроника
и направление подготовки бакалавров
511500 "Радиофизика"
Н. Новгород - 2001
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СПЕЦКУРСА
"ТЕОРИЯ ВОЛНОВЫХ НЕУСТОЙЧИВОСТЕЙ"
Спецкурс "Теория волновых
неустойчивостей" посвящен изучению условий и
особенностей развития разного рода
неустойчивостей в сплошных средах.
Впервые проблема неустойчивости
физических систем, описываемых уравнениями в
частных производных, возникла при решении
гидродинамических задач. Теории
гидродинамической неустойчивости посвящен ряд
монографий как российских, так и зарубежных
авторов. Однако, в связи с работами в области
термоядерного синтеза проблема неустойчивости
вновь стала на повестку дня, но уже в гораздо
более широком аспекте. Работы по плазменной
неустойчивости, в свою очередь, стимулировали
аналогичные исследования в других областях
физики, в частности, физике твердого тела. Эта
проблема оказалась тесно связанной с проблемой
генерации, усиления и преобразования волновых
процессов в широком диапазоне частот и для
разных типов волн. В связи с этим возникла
необходимость в разработке критериев различения
различного рода неустойчивостей, а также
практических приемов анализа физических систем
с распределенными параметрами.
В настоящее время такая работа в
основном завершена, но результаты разбросаны по
отдельным журнальным статьям. В отечественной
литературе нет сколько-нибудь полного и
систематического изложения вопросов, связанных
с теорией неустойчивости систем с
распределенными параметрами. Поэтому изложение
опубликованных в научной литературе результатов
с единой теоретико-волновой точки зрения,
предлагаемое в спецкурсе, представляется
целесообразным.
1. Учебные цели курса.
По сравнению с дискретными
системами неустойчивости, особенности их
развития в распределенных сущестенно
разнообразнее. Изучение подобных вопросов
обусловлено как теоретической их значимостью,
так и необходимостью приобретения практических
навыков исследования прикладных задач из разных
областей физики. Поставщиками таких задач
являются гидрофизика, плазма, оптика, акустика,
электроника, радиотехника и др.
Изучение вопросов устойчивости
сплошных средах теснейшим образом связано с
исследованием турбулентности течений.Это дает
возможность, в частности, использовать материал
предлагаемого спецкурса и для изучения курса
"Стохастические автоколебания и
турбулентность".
2. Учебные задачи курса.
В спецкурсе "Теория
волновых неустойчивостей" вводятся основные
понятия ; излагаются и обосновываются критерии
неустойчивости и пространственного усиления;
рассматриваются особенности процессов,
развивающихся во времени и по координате в
системах и средах различной физической природы;
приводится методика их описания, классификации,
исследования.
Изучение спецкурса позволяет
приобрести практические навыки, необходимые для
детального анализа и количественных оценок
конкретных систем при рассмотрении условий
возникновения и развития в них неустойчивостей.
3. Дисциплины, изучение которых
необходимо для усвоения курса.
- Теория колебаний (общий курс).
- Механика сплошных сред (общий курс).
- Качественные методы исследования динамических
систем.
- Сведения из теории функций комплексного
переменного.
- Сведения из статистической физики.
СОДЕРЖАНИЕ СПЕЦКУРСА
"ТЕОРИЯ ВОЛНОВЫХ НЕУСТОЙЧИВОСТЕЙ"
Программа курса
- Классификация неустойчивостей, возникающих в
различных физических системах. - 2 часа.
- Критерии различения абсолютной и конвективной
неустойчивости, усиления и непропускания. - 4
часа.
- Неустойчивость волн отрицательной энергии. - 2
часа.
- Характеристические уравнения, их составление и
исследование, условия самовозбуждения. - 2 часа.
- Гидродинамические неустойчивости:
неустойчивость Кельвина-Гельм-гольца;
устойчивость плоско-параллельных течений;
устойчивость течений в пограничном слое. - 6
часов.
- Некоторые типы гидродинамических и
кинетических плазменных неус-тойчивостей. - 4
часа.
- Неустойчивость в неравновесных средах. - 4 часа.
- Взрывная неустойчивость. - 2 часа.
- Стохастическая неустойчивость. - 6 часов.
Лабораторные занятия и их
наименование.
- Автоколебания в отрезке активной линии.
- Исследование стохастических режимов
автогенератора радиодиапазона.
Тематический указатель литературы.
- Тема I. [1], [2], [7], [9], [11], [13].
- Тема II. [2], [3], [4], [13].
- Тема III. [14], [15], [2].
- Тема IV. [6], [11].
- Тема V. [4], [10], [12], [16], [17], [22], [25].
- Тема VI. [6], [7], [13], [19], [20], [21], [23], [24].
- Тема VII. [5], [11], [2], [14], [26], [27].
- Тема VIII.[19], [23], [9].
- Тема IX. [8], [11], [18], [28], [29], [30].
ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ
Основная литература:
- Электродинамика плазмы. Под ред. А.И.Ахиезера. -
М.: Наука, 1974.
- Э.Скотт. Волны в активных и нелинейных средах в
приложении к электронике. -М.: Сов. радио, 1977.
- А.М.Федорченко, Н.Я.Коцаренко. Абсолютная и
конвективная неустойчивость в плазме и твердых
телах. - М.: Наука, 1981.
- Р. Бетчок, В.Криминале. Вопросы
гидродинамической устойчивости. - М.: Мир, 1971.
- Ю.К.Богатырев. Импульсные устройства с
нелинейными распределенными параметрами. - М.:
Сов. радио, 1974.
- Г.А.Бернашевский и др. Плазменные и электронные
усилители и генераторы СВЧ. - М.: 1965.
- Б.Б.Кадомцев. Коллективные явления в плазме. - М.:
Наука, 1976.
- Г.М.Заславский, Б.В.Чириков. УФН, 1971, т. 105, N1, с. 3.
- М.И.Рабинович. УФН, 1978, т. 125, N2, с. 123.
- Дж.Уизем. Линейные и нелинейные волны. - М.: Мир,
1977.
- С.Я.Вышкинд. Теория волновых неустойчивостей.
Учебное пособие. Горький, изд. ГГУ, 1982.
- С.Я.Вышкинд. Гидродинамические неустойчивости.
Методическое пособие. Горький, изд. ГГУ, 1982.
- Дополнительная литература
- А.Б.Михайловский. Теория плазменных
неустойчивостей, т.т. 1,2. - М.: Атомиздат , 1970.
- Дж.Р.Пирс. Лампа с бегущей волной. - М.: Сов. радио,
1952.
- Дж.Р.Пирс. Почти все о волнах. - М.: Мир, 1976.
- Г. Шлихтинг. Теория пограничного слоя. - М.: Мир,
1974.
- Нелинейные системы гидродинамического типа.
Под ред. А.М. Обухова. - М.: Наука, 1974.
- Г.М.Заславский. Статистическая необратимость в
нелинейных системах. - М.: Наука, 1970.
- М.И.Рабинович. В.П.Реутов. Изв. ВУЗов -
Радиофизика, 1973, т. XVI, N 6, с. 815.
- В.Н.Цытович. Нелинейные эффекты в плазме. - М.:
Наука, 1967.
- Достижения физики плазмы. Сб. статей. - М.: Мир, 1974,
с. 132.
- Нелинейная теория распространения волн. Сб.
статей.- М.: Мир, 1970.
- Ю.К.Гольцова, М.И.Рабинович, В.П.Реутов. Физика
плазмы, 1975, т.1, N 4, с. 594.
- Колебания сверхвысоких частот в плазме. Под ред.
Г.А.Бернашевского и З.С.Чернова. - М.: ИЛ, 1961, с. 71.
- Наугольных К.А., Островский Л.А. Нелинейные
волновые процессы в акустике. - М.: Наука, 1990.
- Хакен Г. Синергетика: Иерархия неустойчивостей
в самоорганизующихся системах и устройствах.
/Пер. с англ. , - М.: Мир, 1985.
- Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г.
Автоволновые процессы.- М.: Наука, 1987.
- Шустер Г.Г. Детерминированный хаос: Введение
/Пер. с англ. , - М.: Мир, 1988.
- Мун Фр. Хаотические колебания: Ввод. курс для
научных работников и инженеров. /Пер. с англ. , - М.:
Мир, 1990.
- Пригожин И. От существующего к возникающему:
Время и сложность в физических науках. /Пер. с
англ. , - М.: Наука, 1985.
Составитель программы:
доцент кафедры теории колебаний и
автоматического регулирования к.ф.-м.н. С.Я.
Вышкинд.