Вопрос 16

развитие радиофизики.

Слово "радиофизика" происходит от латинского radiare - излучать, испускать лучи. Однако предмет радиофизики гораздо шире, чем излучение радиоволн. Радиофизика изучает процессы возбуждения, преобразования, распространения и регистрации электромагнитных сигналов. Она является важной дисциплиной современной физики и постоянно развивается - особенно бурно в последние годы.

Основные изобретения радиофизики и их авторы:

М. Фарадей - закон э.м. индукции, Дж. К. Максвелл - "Трактат об электричестве и магнетизме", Г. Герц - вибратор Герца, А. С. Попов - демонстрация передачи э.м. волн, Г. Маркони - патент на способ передачи э.м волн., Флеминг - вакуумный диод-детектор, Ли де Форест - вакуумный триод, Папалекси - ламповый генератор, Андронов - теория автоколебательных систем, Кобзарев - основы радиолокации, В. Шокли - биполярный транзистор, Басов, Прохоров, Таунс – мазер, Дж. Килби - первая микросхема (Нобелевская премия 2000г.), Мейман - газовый лазер.Развитие радиофизики можно характеризовать следующими этапами: Наземная связь, Телевидение, Радиолокация, ЭВМ, Космическая связь. МАЙКЛ ФАРАДЕЙ-английский физик. Родился в предместье Лондона. С 12 лет работал разносчиком газет, затем учеником в переплетной мастерской. Занимался самообразованием, читал книги по химии и электричеству. Затем он получил место ассистента в Королевской ассоциации. Осуществил ожижение газов, получил бензол, наблюдал вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, создал первую модель электродвигателя. Открыл электромагнитную индукцию, лежащую в основе работы всех электрогенераторов постоянного и переменного тока. Используя огромный экспериментальный материал, Фарадей доказал тождественность известных тогда «видов» электричества. Открыл законы электролиза (законы Фарадея). Фарадей обнаружил явление вращения плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Открыл диамагнетизм и парамагнетизм. Ввел ряд понятий — подвижности катода, анода, ионов, электролиза, электродов; изобрел вольтметр, предложил понятие поля, впервые употребил термин «магнитное поле», сформулировал концепцию поля.Джеймс-Клерк Максвелл - английский физик, создатель классической электродинамики, один из основателей статистической физики, родился в Эдинбурге. Учился в Эдинбургском и Кембриджском университетах, член Лондонского королевского общества. Профессор колледжа в Абердине, затем Лондонского и Кембриджского университетов. Там он основал Кавендишскую лабораторию. Научная деятельность Максвелла охватывает проблемы электромагнетизма, кинетической теории газов, оптики, теории упругости и многое другое. Одними из первых его исследований были работы по физиологии и физике цветного зрения и колориметрии. Максвелл впервые продемонстрировал цветное изображение, полученное от одновременного проецирования на экран красного, зелёного и синего диапозитивов, доказав этим справедливость трёхкомпонентной теории цветного зрения и одновременно наметив пути создания цветной фотографии. Он создал один из первых приборов для количественного измерения цвета, получившего название диска Максвелла. Максвелл математически развил воззрения Майкла Фарадея на роль промежуточной среды в электрических и магнитных взаимодействиях. Он попытался истолковать эту среду как всепроникающий мировой эфир, однако эти попытки не были успешны. Дальнейшее развитие физики показало, что носителем электромагнитных взаимодействий является электромагнитное поле, теорию которого (в классической физике) Максвелл и создал. В этой теории Максвелл обобщил все известные к тому времени факты макроскопической электродинамики и впервые ввёл представление о токе смещения, порождающем магнитное поле подобно обычному току. Выразил законы электромагнитного поля в виде системы 4 дифференциальных уравнений в частных производных (уравнения Максвелла). Из них следовало существование электромагнитных волн, впоследствии экспериментально открытых Г. Герцем. Исследуя эти уравнения, Максвелл пришёл к выводу об электромагнитной природе света и показал, что скорость любых других электромагнитных волн в вакууме равна скорости света. Из теории Максвелла вытекало, что электромагнитные волны производят давление. Давление света было экспериментально установлено П. Н. Лебедевым. Теория электромагнетизма Максвелла получила полное опытное подтверждение и стала общепризнанной классической основой современной физики. В исследованиях по молекулярно-кинетической теории газов Максвелл впервые решил статистическую задачу о распределении молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла). Максвелл рассчитал зависимость вязкости газа от скорости и длины свободного пробега молекул, вычислив абсолютную величину последней, вывел ряд важных соотношений термодинамики. Экспериментально измерил коэффициент вязкости сухого воздуха. Максвелл открыл явление двойного лучепреломления в потоке (эффект Максвелла). Герц Генрих Рудольф, немецкий физик, один из основателей электродинамики. Учился в Высшей технической школе в Дрездене, в Мюнхенском, а затем Берлинском университетах. Был ассистентом Гельмгольца, доцентом университета в Киле, профессор Высшей технической школы в Карлсруэ и Боннском университете. Исходя из уравнений Максвелла, Г. экспериментально доказал существование э.м. волн и исследовал их свойства (отражение от зеркал, преломление в призмах и т.д.). Электромагнитные волны Г. получал с помощью изобретённого им вибратора (вибратор Герца). Г. подтвердил выводы максвелловской теории о том, что скорость распространения электромагнитных волн в воздухе равна скорости света, установил тождественность основных свойств электромагнитных и световых волн. Г. придал уравнениям электродинамики симметричную форму, которая хорошо обнаруживает полную взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями. Работы Г. по электродинамике сыграли огромную роль в развитии науки и техники и обусловили возникновение беспроволочной телеграфии, радиосвязи, телевидения, радиолокации и т.д.Радиофизика также долгое время относилась к наиболее при­оритетным направлениям советской науки. Это было связано с большой практической и особенно военной ценностью проводи­мых работ. Кроме того, советская радиофизика, по крайней мере, первое время, базировалась на достижениях науки дореволюци­онного периода, знаменем которых были труды А.С.Попова.Советская радиофизика богата не только значительными от­крытиями, но и выдающимися учеными, их авторами. Прежде всего, следует назвать Леонида Исааковича Мандельштама — выдающегося физика-теоретика, окончившего университет в Страсбурге, а затем работавшего в Московском университете, основателя одной из первых советских физических школ. Основные научные работы ученого и его школы относятся к квантовой механике, оптике, радиофизике, теории нелинейных колебаний. Исследования, которые проводил Л.И.Мандельштам вместе со своим другом и соратником, выдающимся экспери­ментатором Григорием Самуиловичем Ландсбергом, привели к открытию комбинационного рассеяния света. Одновре­менно с ними этот эффект был открыт также индийским физи­ком Ч.В.Раманом, который несколько раньше опубликовал ре­зультаты своих наблюдений и был признан первооткрывателем данного явления.Л.И.Мандельштам является основоположником нового на­правления в физике — теории нелинейных колебаний, открывше­го огромные перспективы в фундаментальных исследованиях и безграничные возможности в прикладной радиофизике. До нача­ла 20-х гг. XX столетия центр подобных исследований находился в Германии. Однако выполненные там работы, несмотря на их не­сомненную ценность, не привели к созданию общей теории не­линейных колебаний. С 30-х гг. этот центр переместился в СССР, в чем несомненна заслуга Л. И. Мандельштама. Именно тогда широ­ко развернулась деятельность его учеников и соратников — Н.Д. Папалекси, А.А.Андронова, А.А.Витта, С.Э.Хайкина и др. Благодаря их работам наша страна стала об­щепризнанным центром исследований в этой области, а совет­ская радиотехника, использующая достижения радиофизики, до­билась огромных успехов. Здесь необходимо отметить работы по созданию радиолокационных систем различных направлений, раз­витие радиоинтерференционных методов исследований, разработку новых типов генераторов электромагнитных колебаний, в том числе параметрических, зарождение и развитие радиоспектроскопии и многие другие. Зачинателем радиоспектроскопии был Евгений Кон­стантинович Завойский, открывший в 1944 г. элект­ронный парамагнитный резонанс.