Реальные твердые тела обладают разнообразными физическими свойствами, и это делает современную акустику твердого тела обширной и увлекательной областью для физических исследований. Результаты научных исследований акустических свойств твердых тел находят широкие практические применения в акустоэлектронике и акустооптике, в ультразвуковой дефектоскопии, сейсмологии и в других областях, что предопределяет актуальность развития данного научного направления. В частности, только устройств на поверхностных акустических волнах ежегодно в мире выпускается более 10 миллиардов, и теперь без этих устройств не обходится практически ни один мобильный телефон, телевизор и радиоприемник.
К фундаментальным вопросам акустики твердого тела относится изучение типов акустических волн в твердых телах с различными свойствами и различной геометрией. Несмотря на давнюю историю изучения этого вопроса, он по-прежнему актуален и в силу многообразия свойств твердых тел до конца не исследован. Удивительно, но факт, что даже такой фундаментальный тип акустических волн в твердых телах как клиновые волны был предсказан и экспериментально обнаружен лишь сравнительно недавно - в 1972 г., т.е. в то время, когда люди уже побывали в космосе, были изобретены и созданы транзисторы, интегральные схемы, компьютеры, лазеры и многие другие наукоемкие и высокотехнологические изделия и приборы.
Поиск и исследование новых типов акустических волн в твердых телах продолжается и поныне и является одной из трех основных составляющих исследований, проводимых по описываемой тематике на кафедре акустики в лаборатории поверхностных акустических волн. Второй составляющей является поиск и изучение новых акустических эффектов. Третья составляющая – поиск и разработка альтернативных аналитических подходов для решения задач акустики твердого тела. К достигнутым здесь результатам относится предсказание около 10 новых типов пространственно локализованных акустических волн, исследование около 10 новых акустических эффектов и разработка около 10 альтернативных аналитических подходов для решения задач акустики твердого тела. Кратко эти результаты перечислены ниже.
В настоящее время совместно со студентами проводятся исследования по трем темам:
Для новых студентов в лаборатории всегда имеется возможность выбора новых тем исследования (см., в частности, 108 тем курсовых работ для второкурсников, углубленное изучение которых могло бы стать предметом курсовых на старших курсах).
А1. Поверхностные акустические волны (ПАВ) из-за упругой нелинейности твердых тел.
А2. Сагиттальные волны на доменной стенке в сегнетоэлектриках.
А3. Граничные волны утечки с профилем поля невытекающих волн.
А4. Акустические моды границ двойников кварца.
А5. Волны утечки на границе вращения кристаллов.
А6. Волны утечки в кубических кристаллах (110)-среза с параметром анизотропии А > 1.
А7. Ветви волн утечки, связанные с акустическими осями кристаллов.
А8. Дозвуковые волны утечки в кристаллах.
А9. Дозвуковые вытекающие волны Рэлея на границе твердого тела с жидкостью.
А10. Линзовые акустические моды в периодических слоях кристаллов с отрицательной рефракцией.
А11. Сплошной спектр чисто сдвиговых обратных волн (волн с отрицательной групповой скоростью) в пластинах ниобата калия.¶
B1. Свертка на наклонно падающих объемных акустических волнах (ОАВ) в слоистой структуре пьзоэлектрик-полупроводник.
B2. Нелинейное возбуждение с помощью встречно-штыревых. преобразователей объемных волн, распространяющихся по нормали к поверхности в пьезополупроводниках.
B3. Поверхностное электрическое возбуждение пьезоэлектрически неактивных объемных акустических волн в пьезокристаллах.
B4. Углы типа брюстеровских при отражении изгибных волн от ступенчатого изменения толщины в тонких пластинах.
B5. Отрицательное значение эффективного коэффициента электромеханической связи для ПАВ и ОАВ в сильных пьезоэлектриках.
B6. Обширные секторы несуществования нормальных (т.е. невытекающих) ПАВ в сверхсильном пьезоэлектрике - кристалле ниобата калия.
B7. Обширные полосы частот (толщин) существования обратных мод Лэмба высших порядков в сильно анизотропных пластинах.
В8. Нерадиальные потоки энергии от точечного силового источника в однородном изотропном твердом теле.
В9. V(z)-осцилляции при положительной дефокусировке в акустической микроскопии кристаллических пластин с отрицательной рефракцией.
B10. Импульсно-колебательный механизм волнового транспорта малых объектов.
В11. Необычные энергетические свойства вытекающих обратных волн Лэмба в пластине в жидкости (нулевой суммарный поток вдоль пластины, нарушение принципа Рэлея, нарушение равенства фазовой и групповой скоростей).¶
C1. Метод прямого интегрирования уравнений движения для поверхностных и объемных акустических волн в кристаллах.
C2. Обобщение метода теории возмущений, основанного на энергетических соотношениях, для расчета влияния малых возмущений произвольной природы и его применения в ряде конкретных задач (возбуждение 2-й гармоники ПАВ в слоистой структуре пьезоэлектрик-полупроводник, распространения ПАВ по искривленным поверхностям, распространения ПАВ в пьезоэлектриках, распространения ПАВ в пьезополупроводниках, отражение ПАВ от закругления и ступеньки поверхности, распространение клиновых волн в тупоугольном клине, распространение ОАВ в периодической доменной структуре, отражение ОАВ от доменной стенки).
C3. Приближение заданного поля для анализа электрических полей, возникающих при отражении объемных волн.
С4. Модель, объясняющая многочисленные осцилляции коэффициентов отражения и прохождения волн Рэлея в остром клине.
C5. Лучевая модель клиновых волн.
C6. Скалярная модель клиновых волн.
C7. Лучевые методы исследования взаимосвязи коэффициентов отражения и прохождения на топографических поверхностях.
C8. Метод расчета упругих модулей по скоростям ПАВ на базисной плоскости кубических кристаллов.
С9. Метод расчета динамических упругих модулей поликристаллов.
C10. Условия вырождения симметричных матриц и акустические оси в кристаллах.