Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Первокачальио развитие Р. определялось тремя компонентами: теорией колебаний и волн, физ. электро-
никой и электродинамикой. Причём Р. ие только использовала достижения в эткх областях науки, но и способствовала нх развитию.
Теория колебаний н волн содержит матем. аппарат для исследования процессов в колебат. системах (линейных и нелинейных, с сосредоточенными н 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 теореткч. и эксперим. задачи, в к-рых колебат. движения являются частными (хотя и по-прежнему выделенными) случаями общих процессов. Сформировалось особое направление исследования динамнч. поведения нелинейных систем, отвлечённое от их конкретной реализации с привлечением методов качественной теории дифференц. ур-нкй, физического (аналогового) и численного моделирования. В Р. активно нспользу-ется это новое направление, к-рое чаще наз. нелинейной динамикой (см. Динамическая система, Нелинейные уравнения математической физики).
В физ. электронике Р. сткмулировала оптимизацию характеристик уже существовавших приборов и создание принцвпкально новых эл.-вакуумных, газоразрядных и твердотельных устройств. Быстродействие, простота управления, высокие значення кпд, перекрытие всех диапазонов частот и мощностей, высокая чувствительность, избирательность, перестранвае-мость, низкий уровень шумов и др. требования, предъявляемые к разл. устройствам, могут быть удовлетворены только с привлечением разнообразных физ. явления. Поэтому радиофиз. исследованиям сопутствовали, а иногда предшествовали исследования электронной и ионной эмиссии, полупроводниковой плазмы и разработка методов управления движением заряж. частиц (CM. 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 автофазнровке и группировке электронов, о самосогласованном синхронном взаимодействии частиц с эл.-магн. полем появились такие приборы, как клистрон, магнетрон, лампа бегущей волны, лампа обратной волны к др., а затем мазер на циклотронном резонансе, гиротрон, лазер на свободных электронах к т. п., к-рые являются н 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 н приёма радиоволн. Это позволило создать разл. элементы радиоаппаратуры как в ДВ-диапазонах (скстемы с сосредоточ. параметрами — колебат. контуры, фильтры, преобразователи н т. п.), так и в КВ-днапазонах (системы с распределёнными параметрами — линии передачи, волноводы, объёмные резонаторы, аттенюаторы и т. п.). Осн. направления исследования: излучение и рас-
пространение радиоволн в разл. средах (напр., в кос-мнч. плазме), с учётом анизотропии, поглощения, рефракции и дифракции, рассеяния, отражения н 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 радно» и «радио для физики». Новые задачи, новые целн, а также освоение новых диапазонов частот привлекли в Р. идеи н методы из др. областей физики, в частности из оптики (приёмы управления волновыми пучками, принципы действия таких элементов, как линзы, зеркала, интерферометры, поляроиды н 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 жкзии такие разделы, как волоконная оптика, интегральная оптика, голография. Поэтому иногда используют такие гибридные понятия, как «радиооптнка», «оптоэлектроннка». Затем мн. приёмы был к перенесены и в др. разделы науки, прежде всего в акустику (напр., «акустоэлектроннка»).
В результате взаимодействкя с др. областями физики и обособления отд. разделов внутри Р. образовался ряд самостоят. направлений. Статистич. Р. охватывает такие вопросы, как флуктуац. процессы в колебат. н автоколебат. системах, управление формой и стабильностью спектральных линий генераторов, шумы приёмников н преобразователей, неравновесное излучение сред, распространение волн в средах Co случайными неоднородностями, разработка н 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 радноднапазона, 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 н созданию квантовых генераторов и усилителей для сверхкоротковолновых участков радноднапазона, вызвало появление квантовой элект-р»нини. 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 н т. п.).
