Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Взаимодействие излучения с веществом

Взаимодействие излучения с веществом

Преподаватель: Иногамов Наиль Алимович

Отчетность: экзамен.

Программа:
  1. Лазерная техника. Основные параметры. Способы генерации. Назначение. Семейства лазеров: классификация по длине волны, энергетике и длительности импульса. Важнейшие современные лазерные системы (NIF-National Ignition Facility, петаваттные лазеры, XFEL - X-ray Free Electron Laser). Петаваттные лазеры и релятивистские интенсивности. В полях релятивистской интенсивности энергия осцилляций электрона превосходит энергию покоя. Ультракороткие лазерные импульсы (УКЛИ): фемтосекунды и аттосекунды.
  2. Уравнения двухтемпературной гидродинамика и соответствующие физические процессы. Двухтемпературное уравнение состояния, электронный вклад в энергию и давление. Двухтемпературные уравнения в полупроводниках и диэлектриках при облучении их рентгеновским лазером. Примеры расчетов, анализ их результатов.
    Нагрев электронной подсистемы ультракоротким лазерным импульсом. Точность приближения, в рамках которого разделяют электронную и ионную подсистемы. Перегрев электронов относительно кристаллической решетки: Te >> Ti. Двухтемпературная релаксация: черенковское рассеяние сверхзвуковых электронов на фононах. Продолжительность двухтемпературной (2Т) релаксации. Сравнение продолжительности 2Т релаксации с характерным акустическим временем. Ультракороткий лазерный импульс, относительная быстрота 2Т релаксации по сравнению с акустической релаксацией и концепция изохорического нагрева (stress confinement).
    Формирование волн сжатия, акустика, распространение и отражение акустических сигналов от границ. Уравнения гидродинамики, линеаризация уравнений гидродинамики. Отражение волны сжатия от границы мишени с вакуумом - возникновение отрицательных давлений в конденсированной среде.
  3. Классы материалов, специфика лазерного воздействия на металлы, полупроводники и диэлектрики. Оптический пробой полупроводников и диэлектриков. Механизмы пробоя. Однофотонная ионизация, многофотонная ионизация, ионизация электронным ударом. Лавина. Концентрация электрон-дырочной плазмы, плазменная частота и критическая концентрация, при которой плазменная частота сравнивается с частотой света. Влияние на оптические характеристики. Изменение поглощения - потемнение полупроводников и диэлектриков.
    Поглощение лазерного излучения. Случаи металлов, полупроводников и диэлектриков. Сравнение электронных спектров металлов, полупроводников и диэлектриков. Сопоставление простых, благородных и переходных металлов.
  4. Рентгеновские лазеры. Зоопарк таких лазеров. (1) Лазер на свободных электронах; (2) капиллярный разряд; (3) генерация высоких гармоник оптического излучения на границе плазмы при воздействии ультракороткого лазерного импульса оптического диапазона и релятивистской интенсивности; (4) плазменный лазер.
    Место лазера на свободных электронах. Подробное описание плазменного лазера и экспериментов на нем. Это лазер на переходах в плазме, созданной короткой вспышкой оптического лазера. Наши японские партнеры, эксплуатирующие такой лазер, и наша работа с ними.
    Качественное отличие случая с рентгеновскими квантами: если поглощение оптических квантов в прозрачном диэлектрике является резкой функцией концентрации свободных электронов, то для рентгеновского излучения вещество всегда является поглощающим. Причем коэффициент поглощения рентгеновских квантов зависит от концентрации свободных электронов, но, во-первых, эта зависимость не является резкой функцией концентрации, и, во-вторых, коэффициент поглощения убывает с ростом концентрации. Убывание коэффициента поглощения связано с опустошением глубоких оболочек под действием рентгеновского излучения высокой интенсивности
  5. Термодинамика, фазовая диаграмма, фазовые переходы. Сравнение фазовых диаграмм металлов и диэлектриков.
  6. Метастабильные состояния. Растягивающие напряжения и метастабильные состояния. Кинетика распада метастабильных состояний. Теория Зельдовича-Френкеля – механизм нуклеации, понятие о жизнеспособном зародыше. Механизм нуклеации и влияние размера системы на кинетику нуклеации.
    Понятие о прочности конденсированой среды - сопротивление растяжению. Вспенивание расплавов металлов и полупроводников под действием растягивающих напряжений, созданных ультракоротким импульсом. Замораживание нанопен и возникновение нанорельефов на поверхности   
  7. Динамика распада метастабильных состояний. Термофл мех. Кавита в жф Откол в тф. Сочетание тепл фл, нуклеац и гидродин многокомп среды 
  8. Спинодаль и спинодальная декомпозиция
  9. Транспортные характеристики
  10. Зонная структура, заполнение зон в металлах и диэлектриках, современные методы расчета – метод функционала плотности.
  11. Экспериментальные методики (pump-probe, проблемы синхронизации, AFM, SEM). Экспериментальные данные (пороги плавления, абляции, фрагментации). Понятие о термомеханической абляции. Приложения: формирование наноструктур при воздействии импульса фемтосекундного лазера. Теория предсказывает, что формирование наноструктур – это универсальное явление, которое имеет место в случае лазеров с разной длиной волны от ИК до рентгеновской. Эти положения подтверждаются экспериментально.
  12. Упруго-пластические ударные волны, пластичность. Сверхупругие ударные волны и приближение к прочности, определяемой межатомным взаимодействием. Распространение ударных волн в твердых телах. Расщепление ударной волны на упругий предвестник и пластическую ударную волну. Ситуация с упругими волнами и с расщеплением в случае ультракороткого лазерного импульса.

Литература:

1. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Квантовая механика

2. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Гидродинамика

3. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Статистическая физика

4. Я.Б. Зельдович, Ю.П. Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений
Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика