МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова

физический факультет

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по развитию образования

_Е.В.Сапир

"_"2012 г.

Рабочая программа дисциплины послевузовского профессионального образования (аспирантура) Распространение радиоволн в неоднородных средах по специальности научных работников 01.04.03 Радиофизика 2 Ярославль 2012 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины «Распространение радиоволн в неоднородных средах»

являются: ознакомление обучаемых с современными методами описания процессов влияния различных сред на параметры радиоизлучения для дальнейшего использования этих методов в научной работе и на практике.

2. Место дисциплины в структуре ООП послевузовского профессионального образования (аспирантура) Дисциплина «Распространение радиоволн в неоднородных средах» относится к числу к разделу специальных дисциплин (подраздел дисциплины по выбору) образовательной программы послевузовского профессионального образования по специальности научных работников 01.04.03 – Радиофизика. Дисциплина имеет логические и содержательнометодические взаимосвязи с другими частями ООП. Для изучения дисциплины необходимы «входные» знания, умения, полученные в процессе обучения по программам специалитета, бакалавриата, магистратуры, а также при изучении дисциплины «Специальность (Современные проблемы и перспективы развития радиофизики)» в аспирантуре. Освоение данной дисциплины способствует научно-исследовательской работе аспиранта.

3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

знать:

основные физические закономерности взаимодействия радиоизлучения с неоднородностями среды распространения;

уметь:

использовать различные существующие методы анализа для описания влияния неоднородностей на параметры излучения в зависимости от конкретных условий исследуемой задачи;

владеть:

современными методами моделирования распространения радиоволн в различных неоднородных средах.

4. Структура и содержание дисциплины «Распространение радиоволн в неоднородных средах»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

Курс № Раздел Виды учебной работы, Формы текущего Неделя п/п Дисциплины включая самостоятельную контроля успеваемости работу обучающихся, и (по неделям) трудоемкость (в часах) Форма промежуточной Форма обуч.: очная/заочная аттестации Сам. работа Лабораторных Практических Лекций работыКонтроль сам.

1 Введение. Предмет и 1 1 задачи курса.

неоднородных сред.

Основные методы описания волновых процессов в сплошных радиоволн в турбулентной атмосфере.

радиоволн в дискретных случайнонеоднородных средах.

Содержание дисциплины Тема 1. Введение. Предмет и задачи курса.

Тема 2. Классификация неоднородных сред. Основные методы описания волновых процессов в сплошных средах.Волновое уравнение для неоднородных сред. Решение волнового уравнения в приближении геометрической оптики. Плоскослоистая и сферически слоистая модель среды. Виды атмосферной рефракции.

Тема 3. Распространение радиоволн в турбулентной атмосфере.Волновое уравнение для сплошной случайно неоднородной среды. Рассеяние волн в случайной сплошной среде.

Формула Брукера-Гордона. Методы моделирования распространения радиоволн в турбулентной среде в случае слабых флуктуаций. Приближение Рытова. Статистические характеристики уровня и фазы. Сильные флуктуации. Параболическое уравнение. Метод Гюйгенса-Кирхгофа. Приближение фазового экрана.

Тема 4. Распространение радиоволн в дискретных случайно-неоднородных средах.

Взаимодействие излучения с отдельным рассеивателем. Рассеяние волн на совокупности частиц. Радиолокационное сечение рассеяния. Средняя мощность рассеянного поля.

Различные приближения рассеяния. Временная, пространственная и частотная корреляция рассеянного поля в разреженном облаке частиц. Основные положения теории многократного рассеяния в дискретных случайно-неоднородных средах. Диаграммная техника. Различные приближения. Теория Фолди - Тверского. Основные положения теории переноса излучения. Связь с теорией многократного рассеяния.

5. Образовательные технологии Лекции, использование мультимедийных технологий при изложении отдельных разделов лекционного курса, индивидуальная работа в группах; самостоятельная работа с учебной и справочной литературой, использование Интернет – технологий.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы обучающихся Текущий контроль успеваемости производится на основании обсуждения самостоятельных заданий (рефератов).

Темы рефератов 1. Волноводное распространение радиоволн 2. Особенности моделирования распространения волн миллиметрового диапазона в приземной турбулентной атмосфере 3. Распространение волнового пучка в пределах прямой видимости.

4. Основные методы анализа взаимодействия радиоволн с турбулентными неоднородностями дециметрового и СВЧ диапазонов 5. Дальнее тропосферное распространение 6. Характеристики рассеяния и поглощения гидрометеоров в СВЧ и миллиметровых диапазонах радиоволн 7. Современные модели распространение радиоволн в растительности.

8. Современные модели распространение радиоволн в городской среде.

Вопросы к зачету Волновое уравнение для неоднородных сред.

2. Приближение геометрической оптики. Уравнение эйконала и уравнение переноса.

3. Плоскослоистая модель среды. Распространение волн в сферически слоистой среде.

4. Рассеяние волн в случайной сплошной среде. Приближение однократного рассеяния.

5. Методы моделирования распространения радиоволн в турбулентной среде в случае слабых флуктуаций.

6. Распространение волнового пучка в пределах прямой видимости.

7. Сильные флуктуации. Параболическое уравнение. Приближение фазового экрана.

8. Рассеяние волн на совокупности частиц. Радиолокационное сечение рассеяния.

Средняя мощность рассеянного поля. Различные приближения рассеяния.

9. Временная, пространственная и частотная корреляция рассеянного поля в разреженном облаке частиц.

10. Основные положения теории многократного рассеяния в дискретных случайнонеоднородных средах.

11. Приближение Буре. Лестничное приближение.

12. Теория Фолди - Тверского.

13. Основные положения теории переноса излучения.

14. Приближенные решения для частных случаев.

15. Методы моделирования взаимодействия электромагнитного излучения с растительностью. Особенности анализа в различных частотных диапазонах.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература:

Кляцкин В.И. Стохастические уравнения: теория и ее приложения к акустике, гидродинамике и радиофизике. В 2-х томах. Т.1: Основные положения, точные результаты и асимптотические приближения. Т.1 М.: Физматлит. 2008. 320 с.

Кляцкин В.И. Стохастические уравнения: теория и ее приложения к акустике, гидродинамике и радиофизике. В 2-х томах. Т.2: Когерентные явления в стохастических динамических системах. Т.2. 2008. 344 с.

б) дополнительная литература:

Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах.

Т.1. М.: Мир. 1981. 280 с.

Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах.

Т.2. М.: Мир. 1981. 317 с.

Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Ч.2. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 463 с.

Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М. Мир.

Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: 1990. 432 с.

Апресян Л.А., Кравцов Ю.А. Теория переноса излучения. М.: Наука. 1983. 216 с.

Ахманов С.А. Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука. 1981. 640 с.

Кляцкин В. И. Стохастические уравнения и волны в случайно-неоднородных средах. М.: Мир. 1983. 337 с.

Миронов В.Л. Распространение лазерного пучка в турбулентной атмосфере.

Новосибирск.: Наука, 1981. 246 с.

Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., Павельев А.Г. Распространение 10.

радиоволн. М.: Ленанд, 2009. 496 с.

Куликов А.Н., Лаврентьев Ю.В., Пономарев Г.А., Сильвинский С.В., Соколов А.В., 11.

Тельпуховский Е.Д. Распространение ультракоротких волн в городах// Итоги науки и техники. Сер. Радиотехника.-М.: ВИНИТИ, 1991. том 42. 197 с.

Ishimaru A. Electromagnetic Wave Propagation, Radiation, and Scattering. New Jersey:

12.

Prentice Hall. 1991. 637 p.

Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media. Vol. 1, 2. IEEE PressOxford University Press Classic Reissue. 1997. 572 p.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://lib.mexmat.ru/ 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Учебная лаборатория кафедры радиофизики, мультимедийные средства для проведения презентаций и демонстраций Программа составлена в соответствии с федеральными государственными требованиями к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура) (приказ Минобрнауки от 16.03.2011 г. № 1365) с учетом рекомендаций, изложенных в письме Минобрнауки от 22.06.2011 г. № ИБ – 733/12.

Программа одобрена на заседании кафедры радиофизики 16.10.2012 (протокол № 2) Заведующий кафедрой Артемов К.С. к.ф.-м.н, доцент