URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме
Id: 188722
 
999 руб.

Распространение электромагнитных волн в плазме. Изд.3

URSS. 2015. 688 с. Твердый переплет. ISBN 978-5-9710-1521-5.
Мелованная бумага.

 Аннотация

Одной из важнейших проблем физики плазмы (ионизированного газа) является изучение распространения в ней электромагнитных волн различных типов: радиоволн, плазменных волн, магнитогидродинамических волн и т. д. Сюда же как частный случай относится поведение плазмы в однородном в пространстве, но переменном во времени электрическом поле. Этот круг вопросов, который освещается в книге, представляет интерес при исследовании распространения радиоволн в ионосфере и межпланетной среде, для радиоастрономии и астрофизики, а также при изучении плазмы в лабораторных условиях.

В книге рассматривается распространение электромагнитных волн разной частоты как в изотропной, так и в магнитоактивной плазме. Обсуждается как случай однородной, так и случай неоднородной среды. Особое внимание уделено распространению радиоволн в ионосфере и космических условиях. Отдельная глава посвящена нелинейным явлениям в плазме, находящейся в переменном электромагнитном поле. Значительное место уделено учету пространственной дисперсии при распространении волн в плазме. В результате оказывается возможным исследовать все важнейшие случаи, представляющие интерес при изучении ионосферы, магнитосферы и космического пространства.

Для удобства читателей в двух параграфах дается сводка формул и, кроме того, книга снабжена большим списком дополнительной литературы.

Книга рекомендуется широкому кругу физиков --- научным работникам, проводящим исследования в области физики плазмы, радиофизики, астрофизики, а также студентам и преподавателям.


 Оглавление

Оглавление

Глава I
Основы теории распространения электромагнитных волн в плазме
§ 1. Общее введение. Параметры плазмы в различных случаях . . 17
Различные случаи распространения волн в плазме (17). Параметры плазмы (18). Особенности плазмы (20).
§ 2. Основные уравнения. Характер используемых приближений 21
Уравнение поля. Материальное уравнение в линейной электродинами¬ке (21). Частотная и пространственная дисперсии. Их роль в случае плазмы (24). Уравнения поля при неучете пространственной диспер¬сии («холодная» плазма) (28). Одномерные задачи. Плоские волны (31). Плазменные колебания (33). О распространении волн разных типов (34).

Глава II
Распространение волн в однородной и изотропной плазме
§ 3. Комплексная диэлектрическая проницаемость «холодной» плаз- мы (элементарная теория)
Элементарный вывод выражений для е и о" (37). Вопрос о действую¬щем поле (40). Область применимости полученных формул (44). Маг-нитная проницаемость плазмы. Об учете пространственной дисперсии (47).
§ 4. Метод кинетического уравнения
Функция распределения и кинетическое уравнение (48). Плазма в сильном электрическом поле (49). Вид функции распределения и урав¬нение для нее в слабом поле (52). Транспортные сечения. Дебаевское экранирование (56). О пределах применимости формул кинетической теории (61).
§ 5. Несколько замечаний о микропроцессах в плазме
Микропроцессы в плазме и уравнения сохранения числа частиц разного сорта (6 3). Время замедления неравновесных электронов в плазме (68). Отклонение функции распределения от равновесной. Оценки для ионосферы (7 3).
§ 6. Диэлектрическая проницаемость и проводимость плазмы (кине-тическая теория)
Общие соотношения (75). Соударения с молекулами (7 7). Соударения с ионами (78). Роль междуэлектронных соударений (80). Число со¬
ударений в ионосфере (81). Низкочастотный случай (84). Общий случай (любые частоты) (86). Соударения ионов с ионами и молекула¬ми (89). Дисперсионные соотношения (92).
§ 7. Распространение электромагнитных (поперечных) волн в одно- родной плазме
Показатели преломления и поглощения (92). О затухании волн при отсутствии поглощения (95). Выражения для п и к в предельных слу¬чаях (96). О вещественных и комплексных значениях частоты (97).
§ 8. Учет пространственной дисперсии. Плазменные и акустические волны
Плазменные (продольные) волны. Феноменологический учет простран¬ственной дисперсии (98). Кинетическая теория (104). Черенковское излучение в плазме. Поглощение плазменных волн (109). О поглоще¬нии и квазилинейной теории плазменных волн (116). Учет влияния ионов. Акустические волны (125). Квазигидродинамический метод (127). Продольные волны в двухтемпературной плазме (128).
§ 9. Сводка основных формул
Поперечные волны (133). Продольные волны в плазме (136).
Глава III
Распространение волн в однородной магнитоактивной плазме
§ 10. Тензор комплексной диэлектрической проницаемости . . . .
О влиянии постоянного магнитного поля на свойства плазмы (139). Тензор комплексной диэлектрической проницаемости (элементарная теория) (141). Свойства тензора г3 (143). Тензор &j в других систе¬мах координат (145). Кинетическая теория (147). Влияние движения ионов (150).
§ 11. Распространение в магнитоактивной плазме высокочастотных волн
Выражения для показателей преломления и поглощения nt, 2 и и1э 2 (154). Некоторые частные случаи (15 7). Распространение волн под произвольным углом а к магнитному полю (162). Распространение «свистящих атмосфериков» и «спиральных волн» в металлах (165). Поляризация волн (167). О нормальных волнах. Случай малых углов а (169). Учет поглощения (172). Квазипродольное и квазипопереч¬ное распространение (175). Распространение двух когерентных нор-мальных волн. Вращение плоскости поляризации (эффект Фарадея) (176). Критическое число соударений и существенный кратный корень дисперсионного уравнения (179). Графики функций nl5 2 (v)HKt, 2 (v) (181). Влияние ионов на распространение высокочастотных волн (183). О поглощении и излучении электромагнитных волн магнитоактивной плазмой (186).
§ 12. Пространственная дисперсия и плазменные волны при нали- чии магнитного поля (учет теплового движения)
Предельный переход к изотропной плазме (189). Об учете пространст¬венной дисперсии в анизотропной среде (191). Квазигидродинамиче¬ское приближение (192). О плазменных волнах в магнитоактивной плазме (194). Кинетическая теория (196). Природа поглощения, не связанного с соударениями (197). О вычислении коэффициента погло¬щения с помощью закона Кирхгофа и методом коэффициентов Эйнштей¬на (203). Результаты кинетической теории для продольного распро¬странения (угол а = 0) (207). Резонансное поглощение при произволь¬ном угле а (214). Область черенковского поглощения (район резонанс¬ной частоты со^) (222). Случай обыкновенной волны при невысоких частотах (232). Резюме (233).
§ 13. Некоторые замечания о динамике плазмы
Магнитогидродинамическое приближение (234). Квазигидродинамиче¬ское приближение (237). О движении чисто электронно-ионной плазмы и слабо ионизированного газа (241). Стационарное движение слабо ионизированного газа в магнитном поле. Случай земной ионосферы (244).
§ 14. Распространение низкочастотных и магнитогидродинамических волн
Введение (24 7). Магнитогидродинамические волны (248). Низкоча¬стотные волны (квазигидродинамическое рассмотрение). Продольное распространение (256). Об области применимости магнитогидродина¬мических формул (259). Углы а, близкие к я/2. «Гибридные» резонансы (260). Об области ионного гирорезонанса (262). Учет влияния моле¬кул (264). Учет теплового движения. Некоторые результаты кинети¬ческой теории (изменение скорости, затухание при отсутствии соударе¬ний) (266).
§ 15. Сводка основных формул 272

Глава IV
Распространение волн в неоднородной изотропной среде (плазме)
§ 16. Введение. Приближение геометрической оптики 278
Волновые уравнения. Плоскослоистая среда (278). Строгие решения для плоскослоистой среды (279). О приближенных решениях (280). Приближение геометрической оптики (2 80). Более строгое рассмотре¬ние того же вопроса (284). Случаи, когда приближение геометрической оптики неприменимо. Полное внутреннее отражение (287). Об отраже¬нии радиоволн от ионосферы (290). Совершенно неотражающий слой (291). Слабое отражение от слоя. Интерполяционная формула для | R | в случае произвольного слоя (292}. Отражение от скачка производной
ж <«»•
§ 17. Строгие решения волнового уравнения ^линейный и параболи- ческий слои; слой а чо ) 297
(6 + 2)2 J
Введение (297). Линейный слой без поглощения (298). Поглощающий линейный слой (300). Параболический слой без поглощения (304).
Слой е' = <ь£г» <306>-
§ 18. Отражение и прохождение волн в случае «симметричного» и
«переходного» слоев произвольной толщины 308
Плавный слой с четырьмя параметрами (308). «Симметричный» слой (309). «Переходный» слой. Предельный переход к резкой границе раз¬дела (311).
§ 19. Наклонное падение волн на слой 312
Общие соотношения. Волна с электрическим вектором, перпендикуляр¬ным к плоскости падения (312). Приближение геометрической оптики (315). Лучевая трактовка (316). О волнах с электрическим вектором, лежащим в плоскости падения (317). Уравнение для магнитного поля волны (320).
§ 20. Об одной особенности поля электромагнитной волны, распро- страняющейся в неоднородной изотропной плазме. Взаимо- действие электромагнитных и плазменных волн 321
Физическая картина явления (321). Решение волнового уравнения (323). Учет пространственной дисперсии и некоторых нелинейных эф¬фектов (32 9). Учет образования плазменных волн. Взаимодействие между различными нормальными волнами (334). О взаимной транс¬формации и взаимодействии между продольными и поперечными вол¬нами в плазме (34п
§ 21. Распространение импульсов (сигналов) 344
Фурье-представление поля импульса (344). Распространение ква¬зимонохроматического импульса без учета его расплывания (346). Фазовая и групповая скорости волн (347). Расплывание импульсов (349). Пределы применимости использованного приближения и более точные результаты (356).
§ 22. Плотность энергии в диспергирующей среде. Скорость сигна- лов в плазме при наличии поглощения 359
Введение (359). Плотность энергии в непоглощающей диспергирую¬щей среде (360). Случай поглощающей среды (364). Плотность энер¬гии для модели поглощающей плазмы (367). О плотности энергии в случае совокупности осцилляторов (368). Плотность энергии в плаз¬менных волнах (368). Скорость сигналов в поглощающей среде. При¬менение к плазме (370).
Глава V
Распространение волн в неоднородной магнитоактивной плазме
§ 23. Введение. Приближение геометрической оптики 373
Волновые уравнения (37 3). Приближение геометрической оптики (374). Границы применимости приближения (377). Область начала слоя и взаимодействие нормальных волн в этом случае (380).
§ 24. Распространение импульсов 383
Вектор групповой скорости в анизотропной среде (38 3). Случай маг¬нитоактивной плазмы (388). Вектор групповой скорости, направле¬ние луча и вектор потока энергии (391). Распространение импульсов в неоднородной среде (396). Распространение импульсов в поглощаю¬щей среде (398).
Отражение волн от неоднородного слоя 402
Отражение волн от слоя. Углы а = 0 и а = тс/2 (402). Приближенное решение при произвольном угле а (40 4).
Предельная поляризация волн, выходящих из слоя неоднород- ной магнитоактивной плазмы 410
Введение. Некоторые оценки (410). Приближенное решение (412). Результаты расчета (417).
§ 27. Поведение поля волны, коэффициенты отражения и прохожде¬ния при наличии особенности у показателя преломления . . 419
Введение. Особенности (полюса) у показателя преломления (419). Стро-' й
гое решение для слоя £Эфф   ("z+is)2 (^2). Строгое решение для слоя
8эфф = z--is ' Физическая интерпретация (423). Слой еэфф  "Ь z -is
(425). Полюс функции (n—ix)f,2 в случае магнитоактивной плазмы (426). Механизм резонанса. Эффект «разбухания» поля в магнитоактивной плазме (4 30). Случай земной ионосферы (4 33). Учет пространственной дисперсии и нелинейных эффектов (4 34).
§ 28. Эффект «утраивания» отраженных сигналов (взаимодействие
нормальных волн при малых углах а) 434
Область малых углов а между магнитным полем и волновой нормалью. Картина явления (434). Решение задачи методом возмущений (область очень малых углов а)(43 7). Вариационный метод (другой предельный слу¬чай) (444). Метод фазовых интегралов (452). Общие результаты при и —
=—х-< 1 (454). Формулы для б0. Учет соударений (457). Результаты при ©Я
§ 29. Наклонное падение волн на слой. Теорема взаимности . . . 466
Введение (466). Приближение геометрической оптики (467). Поле в первом приближении геометрической оптики (469). Графики функ¬ций gt, 2 (v) (472). Траектории волновых нормалей и лучей (475). Некоторые особые случаи (47 9). Просачивание волн и эффект «утраи-вания» сигналов при наклонном падении (482). Просачивание волн
ШЯ
при и =—г- > 1 (485). Доказательство теоремы взаимности (486). Обобщение на случай магнитоактивной среды (488). Среды с несим¬метричным тензором jijj и с пространственной дисперсией (48 9).
Глава VI
Отражение радиоволн от ионосферных слоев
§ 30. Введение. Отражение от произвольного плавного слоя . . . 491
О распространении радиоволн в ионосфере (491). Параметры ионо¬сферы (492). Отражение волн от произвольного слоя (495). Действую¬щая высота отражения гд. Высотно-частотные характеристики (499). Параболический слой (502). Учет изменений слоя во времени. Эффект Доплера (505).
§ 31. Учет поглощения 508
Влияние поглощения на отражение волн (5 08). Коэффициент отраже¬ния в случае малости поглощения. Определение Удфф по измерению по¬глощения (511).
§ 32. Структура поля вблизи точки отражения 513
Структура поля (513). Геометрикооптическое приближение (515). Учет поглощения (517).
§ 33. Отражение и просачивание через слой волн с частотой, близ- кой к критической 518
Параболический слой (518). Произвольный слой (519). Учет погло¬щения (523). Действующая высота для параболического слоя (стро¬гое решение) (524). О времени установления амплитуды сигнала (527).
§ 34. Отражение при наклонном падении 528
Точка отражения. Критическая частота (528). Лучевая трактовка (529). Теоремы, связывающие групповые пути при наклонном и нормальном падении (533). Отражение от сферического слоя (536). Напряжен¬ность поля отраженных от ионосферы сигналов (537).
§ 35. Отражение волн при учете влияния магнитного поля .... 541
Влияние магнитного поля. Критические частоты (5 41). Фаза волны и коэффициент отражения. Ход лучей (5 43). Квазипродольное и ква-зипоперечное распространение (548). Наклонное падение (549). Учет неоднородности земного магнитного поля (5 50).

Глава VII
Распространение радиоволн в космических условиях
§ 36. Распространение радиоволн в солнечной атмосфере 553
Введение (553). Солнечная корона (554). Распространение радиоволн в короне (556). Излучение радиоволн. Учет рефракции (561). Урав¬нение переноса. Эффективная температура радиоизлучения (565). Влияние магнитного поля (568). Трансформация плазменных волн в радиоволны (572). О поглощении, не связанном с соударениями (57 3). Теорема Кирхгофа в магнитоактивной плазме (574).
§ 37. Распространение радиоволн в межзвездной среде 577
Поглощение радиоволн в межзвездном газе (замечания общего харак¬тера) (577). Вычисление коэффициента поглощения в сильно разре¬женной плазме (579). Вращение плоскости поляризации радиоволн в межзвездной среде (585).

Глава VIII
Нелинейные явления в плазме, находящейся в переменном электромагнитном поле
§ 38. Введение. Плазма в сильном однородном электрическом поле 588
О нелинейных эффектах в плазме со столкновениями и без столкнове¬ний (588). Условие слабости поля в плазме. Примеры (590). Поста¬новка задачи в случае сильного поля (591). Элементарная теория (592). Точность результатов элементарной теории (599). Кинетиче¬ская теория (600). Сильно ионизированная плазма (604). Слабо иони¬зированная плазма (606). Изменение концентрации электронов в ре¬зультате нагрева плазмы в неоднородном поле (608).'!
§ 39. Нелинейные эффекты при распространении радиоволн в плаз- ме (ионосфере) 610
Введение (610). Основные соотношения (612). Эффект самовоздей¬ствия (613). Нелинейное взаимодействие волн. Кроссмодуляция (618). Нелинейное взаимодействие немодулированных волн. Комбинационные частоты (623). О воздействии радиоволн на ионосферу (625). Нели¬нейность, связанная с изменением электронной концентрации (626).
Цитированная литература 630
Дополнительная литература 646
Предметный указатель
684


 Об авторе

Гинзбург Виталий Лазаревич
Выдающийся советский и российский физик-теоретик, доктор физико-математических наук, профессор, академик АН СССР и РАН. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова. Лауреат Нобелевской премии по физике (совместно с А. А. Абрикосовым и Э. Леггетом) за пионерский вклад в теорию сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей (2003). Лауреат Государственной премии СССР (1953), Ленинской премии (1966), а также большого числа академических и международных научных премий. Иностранный член Американской национальной академии наук, Лондонского королевского общества, Академии искусств и наук США, Европейской академии и других международных научных обществ. Области научных интересов и исследований: квантовая электродинамика, физика элементарных частиц, теория излучения, оптика (рассеяние света, кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии), теория конденсированных сред, физика плазмы, радиофизика, распространение радиоволн, радиоастрономия, теория относительности, астрофизика и космология, теория космических лучей. Особое значение имеют работы В. Л. Гинзбурга по теории сверхпроводимости и теории сверхтекучести. Награжден орденами Ленина, Трудового Красного Знамени, «Знак Почета», «За заслуги перед Отечеством» I и III степени.
 
© URSS 2016.

Информация о Продавце