Программа курса

Локализованные акустические волны и поля в твердых телах

Лектор: к.ф.-м.н., с.н.с. Можаев Владимир Геннадиевич
(кафедра акустики физического факультета МГУ)

Код курса:


Аннотация курса

Реальные процессы ограничены в пространстве и времени, что сказывается на их характеристиках и предопределяет важность изучения влияния таких ограничений. Пространственно-временная локализация приводит к существенным особенностям и акустических процессов. Цель спецкурса состоит в формировании у студентов углубленных теоретических представлений об особенностях протекания локализованных акустических процессов в твердых телах и о современных методах анализа, используемых для их исследования. Большинство рассматриваемых вопросов основано на результатах недавних научных публикаций разных авторов и до сих пор в учебной литературе не отражалось. Тематика спецкурса охватывает весьма обширную область знаний, поэтому при его чтении делается акцент на объяснении студентам в первую очередь основных понятий и используемых методов с минимумом математических выкладок.

Статус:

по выбору

Аудитория:

специальный

Специализация:

Физическая акустика

Семестр:

9

Трудоёмкость:

2 з.е.

Лекций:

16 часов

Семинаров:

16 часов

Практ. занятий:

4 часа

Отчётность:

зачет

Начальные
компетенции:


М-ПК-1, М-ПК-6

Приобретаемые
компетенции:


М-ПК-3, М-ПК-4




Приобретаемые знания и умения

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать основные понятия и теоретические методы, применяемые в настоящее время для анализа локализованных акустических процессов в твердых телах; уметь использовать эти знания для решения конкретных задач.

Образовательные технологии

Имеются электронные варианты конспектов лекций для некоторых частей спецкурса.

Логическая и содержательно-методическая взаимосвязь с другими частями ООП

Базисом для спецкурса являются дисциплины: "Теоретические основы акустики" и "Теория волн". Спецкурс читается параллельно с курсом лекций "Физическая акустика твердого тела", что облегчает усвоение студентами обоих дисциплин. Спецкурс является теоретическим базисом к дисциплинам "Кристаллоакустика и акустоэлектроника" и "Акустическая нелинейность твердых тел".

Дисциплины и практики, для которых освоение данного курса необходимо как предшествующего

Научно-исследовательская практика, научно-исследовательская работа, курсовая работа, дисциплины "Кристаллоакустика и акустоэлектроника", "Акустическая нелинейность твердых тел".

Основные учебные пособия, обеспечивающие курс

1. А.Н. Бархатов, Н.В. Горская, А.А. Горюнов, С.Н. Гурбатов, В.Г. Можаев, О.В. Руденко, «Акустика в задачах», 2-е изд., Москва, Физматлит, 2009.

2. Д.А. Индейцев, Н.Г. Кузнецов, О.В. Мотыгин, Ю.А. Мочалова, «Локализация линейных волн», СПб, Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2007.

3. В.А. Красильников, В.В. Крылов, «Введение в физическую акустику», Москва, Наука, 1984.

4. В.Т. Гринченко, В.В. Мелешко, «Гармонические колебания и волны в упругих телах», Киев, Наук. думка, 1981.

5. А.М. Косевич, «Физическая механика реальных кристаллов», Киев, Наук. думка, 1981.

Основные учебно-методические работы, обеспечивающие курс

1. И.А. Викторов, «Звуковые поверхностные волны в твердых телах», Москва, Наука, 1981.

2. С.В. Бирюков, Ю.В. Гуляев, В.В. Крылов, В.П. Плесский, «Поверхностные акустические волны в неоднородных средах», Москва, Наука, 1981.

3. Л.М. Бреховских, «Волны в слоистых средах», 2-е изд., Москва, Наука, 1973.

4. В.Е. Лямов, «Поляризационные эффекты и анизотропия взаимодействия акустических волн в кристаллах», Москва, Изд-во Моск. ун- та, 1983.

5. Э. Дьелесан, Д. Руайе, «Упругие волны в твердых телах. Применение для обработки сигналов», пер. с англ., Москва, Наука, 1982.

6. «Materials and Acoustics Handbook», ed. M. Brunea, K. Potel, London, ISTE-WILEY, 2009.

7. «Ultrasonic Wave Propagation in Non Homogeneous Media», ed. A. Leger, M. Deschamps, Berlin, Springer, 2009.

8. «Formulas of Acoustics», 2nd ed., ed. F.P. Mechel, Berlin, Springer, 2008.

Основные научные статьи, обеспечивающие курс

1. V. Aleshin, V. Gusev, and V. Tournat, Acoustic modes propagating along the free surface of granular media. // J. Acoust. Soc. Amer. v. 121, №5, Pt.1, p. 2600-2611, 2007.

2. J. Lothe, V.I. Alshits. Surface waves, limiting waves and exceptional waves: David Barnett's role in the development of the theory // Math. Mech. Solids. v.14, №1-2, p.16-37, 2009.

3. R.C. Peach. Approximate Green's function representations for the analysis of SAW and leaky wave devices. // IEEE Trans. v.UFFC-56, №10, p.2268-2281, 2009.

4. А.В.Козлов, В.Г.Можаев, Локализованные акустические волны и резонансы в слоях кристаллов с отрицательной рефракцией // Изв. РАН. Сер. физ. т.70, №12, с.1716-1721, 2006.

5. G. Lindner, Sensors and actuators based on surface acoustic waves propagating along solid-liquid interfaces. // J. Phys. D: Appl. Phys. vol. 41, №12, 123002, 2008.

Программное обеспечение и ресурсы в Интернете

http://saw-acoustics-msu.narod.ru


Контроль успеваемости

Промежуточная аттестация проводится на 8 неделе в форме коллоквиума с оценкой. Критерии формирования оценки – уровень знаний пройденной части курса.

Текущая аттестация проводится еженедельно. Критерии формирования оценки – посещаемость занятий, активность студентов на лекциях, уровень подготовки к семинарам.

Фонды оценочных средств

Контрольные вопросы для текущей аттестации на семинарах; задания для практических (лабораторных) занятий; вопросы и задачи для контрольных работ и коллоквиумов; вопросы к зачету; темы докладов и рефератов.



Структура и содержание дисциплины

Раздел

Неделя

Локализация волн в безграничных твердых телах. Акустические импульсы и пучки.

1

Локализация волн вблизи границы твердых тел. Типы, свойства, методы теории и способы возбуждение поверхностных и граничных волн.

2-4

Локализованные волны в слоистых структурах. Поверхностные, граничные, каналовые и квазилинзовые моды.

5-6

Стержневые волноводы. Тонкие и толстые пластины и стержни постоянного и переменного сечения. Клиновые волны.

7-8

Волны утечки. Плоские границы (твердое тело/жидкость, кристаллы). Искривленные границы.

9

Колебания деформируемых твердых тел конечных размеров. Тела простой формы. Пластиночные и стержневые конструкции. Анализ сложных конструкций.

10-11

Локализованные волны и возбуждения в кристаллических решетках. Объемные, граничные и поверхностные возбуждения. Связь тепловых и акустических свойств.


12-13

Устройства и приборы с применением локализованных акустических волн. УЗ микроскопия, дефектоскопия и диагностика. Акустоэлектроника и акустооптика. Музыкальная акустика.


14-16