Радиофизика - раздел физики, охватывающий
изучение и применение эл--магн. колебаний и волн радиодиапазона, а также распространение
развитых при этом методов в др. науки. На шкале эл--магн. волн радиодиапазон
занимает интервал частот от 104 до 1011Гц (см. Радиоволны), и первоначально радиофиз. исследования придерживались этих границ. Со временем,
однако, проявилась тенденция к "экспансии", и ныне Р. вобрала в
себя физику эл--магн. колебаний практически любого диапазона частот.
Современная радиофизика имеет сложную и разветвлённую структуру,
обеспечивающую: 1) техн. освоение всего охватываемого ею спектра эл--магн. колебаний;
2) исследование физ. свойств линейных и нелинейных систем (сред) и создание
их адекватных моделей; 3) обогащение новыми физ. идеями радиотехники, технологии
и др. инженерных областей; 4) развитие методов метрологии в части измерения
важнейших физ. параметров, констант и создание надёжных эталонных стандартов;
5) исследование свойств окружающего пространства; 6) изучение эл--магн. проявлений
биол. объектов.
Радиофизика сформировалась в 30-40-е гг. 20 в. с развитием
радиотехники, радиосвязи, радио- и телевещания, радионавигации и радиолокации,
что потребовало освоения новых диапазонов частот, разработки и воплощения физ.
принципов генерации, излучения, распространения и приёма радиоволн, модуляции
и кодирования радиосигналов и т. д. В СССР развитие Р. связано с именами Л.
И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси и с созданной ими науч. школой.
Первоначально развитие Р. определялось тремя
ком-понентами: теорией колебаний и волн, физ. электроникой
и электродинамикой. Причём Р. не только ис-пользовала достижения в этих областях
науки, но и способствовала их развитию.
Теория колебаний и волн содержит матем. аппарат
для исследования процессов в колебат. системах (линейных и нелинейных, с сосредоточенными
и распределёнными параметрами, постоянными или периодически изменяющимися во
времени, см. Колебания ).Особую роль играют исследования нелинейных колебаний
(в частности, автоколебаний), лежащих в основе работы большинства генераторов
электромагнитных колебаний радиодиапазона. Впоследствии в этот раздел вошли
теоретич. и эксперим. задачи, в к-рых колебат. движения являются частными (хотя
и по-прежнему выделенными) случаями общих процессов. Сформировалось особое направление
исследования динамич. поведения нелинейных систем, отвлечённое от их конкретной
реализации с привлечением методов качественной теории дифференц. ур-ний, физического
(аналогового) и численного моделирования. В Р. активно используется это новое
направление, к-рое чаще наз. нелинейной динамикой (см. Динамическая система,
Нелинейные уравнения математической физики).
В физ. электронике радиофизика стимулировала оптимизацию
характеристик уже существовавших приборов и создание принципиально новых эл--вакуумных,
газоразрядных и твердотельных устройств. Быстродействие, простота управления,
высокие значения кпд, перекрытие всех диапазонов частот и мощностей, высокая
чувствительность, избирательность, перестраивае-мость, низкий уровень шумов
и др. требования, предъявляемые к разл. устройствам, могут быть удовлетворены
только с привлечением разнообразных физ. явлений. Поэтому радиофиз. исследованиям
сопутствовали, а иногда предшествовали исследования электронной и ионной эмиссии,
полупроводниковой плазмы и разработка методов управления движением заряж. частиц
(см. Электронная и ионная оптика, Ускорители заряженных частиц), изучение
взаимодействия эл--магн. полей с электронными потоками, с газоразрядной плазмой
и с плазмой твёрдых тел и др. В результате развития представлений об автофазировке
и группировке электронов, о самосогласованном синхронном взаимодействии частиц
с эл--магн. полем появились такие приборы, как клистрон, магнетрон, лампа бегущей
волны, лампа обратной волны и др., а затем мазер на циклотронном резонансе,
гиротрон, лазер на свободных электронах и т. п., к-рые являются и предметом
изучения Р., и базой для радиофиз. исследований (см. Релятивистская электроника).
Электродинамика, в осн. опирающаяся на ур-ния
Максвелла в линейных средах, обеспечила понимание процессов излучения, распространения
и приёма радиоволн. Это позволило создать разл. элементы радиоаппаратуры как
в ДВ-диапазонах (системы с сосредоточ. параметрами - колебат. контуры, фильтры,
преобразователи и т. п.), так и в КВ-диапазонах (системы с распределёнными параметрами
- линии передачи, волноводы, объёмные резонаторы, аттенюаторы и т. п.). Осн.
направления исследования: излучение и распространение радиоволн в разл.
средах (напр., в кос-мич. плазме), с учётом анизотропии, поглощения, рефракции
и дифракции, рассеяния, отражения и нелинейных эффектов, связанных со взаимодействием
излучения с веществом, создание мн. типов антенн.
По мере развития Р. её методы проникали в др.
области физики. В результате в Р. стали различать "физику для радио"
и "радио для физики". Новые задачи, новые цели, а также освоение
новых диапазонов частот привлекли в Р. идеи и методы из др. областей физики,
в частности из оптики (приёмы управления волновыми пучками, принципы действия
таких элементов, как линзы, зеркала, интерферометры, поляроиды и т. п.), что
привело к появлению нового раздела Р.- квазиоптики (теория оптич. пучков
с учётом поперечной диффузии
комплексных амплитуд, квазиоптич. линии передачи,
открытые резонаторы и т. п.). С др. стороны, радиофиз. методы, развитые, напр.,
для сантиметрового диапазона длин волн, проникнув в оптику, заметно расширили
её возможности, вызвав к жизни такие разделы, как волоконная оптика, интегральная
оптика, голография. Поэтому иногда используют такие гибридные понятия, как
"радиооптика", "оптоэлектроника". Затем мн. приёмы были
перенесены и в др. разделы науки, прежде всего в акустику (напр., "акустоэлектроника").
В результате взаимодействия с др. областями физики
и обособления отд. разделов внутри Р. образовался ряд самостоят. направлений.
Статистич. Р. охватывает такие вопросы, как флуктуац. процессы в колебат. и
автоколебат. системах, управление формой и стабильностью спектральных линий
генераторов, шумы приёмников и преобразователей, неравновесное излучение сред,
распространение волн в средах со случайными неоднородностями, разработка и применение
методов корреляц. анализа сигналов, предельные возможности получения голографич.
изображений и др. проблемы. Радиоспектроскопия - совокупность методов,
разработанных для измерения и расшифровки спектров излучения и поглощения атомов,
молекул и кластеров, попадающих в интервал частот радиодиапазона, развития новых
принципов диагностики и анализа сред. Радиоастрономия - разработка физ.
методов приёма, обработки и интерпретации слабых сигналов, приходящих от космич.
источников, создание антенн и интерферометров с узкой диаграммной направленностью,
исследование природы радиоизлучения разл. источников. Изучение взаимодействия
излучения с веществом на квантовом уровне, к-рое привело к созданию квантовых
генераторов и усилителей для сверхкоротковолновых участков радиодиапазона, вызвало
появление квантовой электроники. Иногда выделяют более общее направление
- квантовую Р., к-рая обеспечивает новый теоретич. подход, опирающийся на сочетание
классич. электродинамики (для описания излучения) и квантовой механики (для
описания вещества). Сюда примыкает микроэлектроника ,существенно изменившая
идейное и технол. вооружение радиотехники (полупроводниковые приборы, интегральные
схемы, криогенная электроника, высокотемпературная сверхпроводящая электроника,
жидкие кристаллы и т. п.).
Т. о., круг рассматриваемых радиофизикой вопросов и сфера
её влияния непрерывно расширяются. Однако Р. остаётся традиционно самостоят.
областью знаний и методов исследования, так или иначе связанных с использованием
эл--магн. излучения.
А. В. Гапонов-Грехов, М. А. Миллер.
1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")
2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.
3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.
4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
![]() |