РАДИОФИ́ЗИКА

РАДИОФИ́ЗИКА, раз­дел фи­зи­ки, за­ни­маю­щий­ся изу­че­ни­ем и при­ме­не­ни­ем элек­тро­маг­нит­ных ко­ле­ба­ний и волн радио­диа­па­зо­на. Р. сфор­ми­ро­ва­лась в 1930–40-х гг. в свя­зи с по­треб­но­стя­ми ра­дио­тех­ни­ки и ра­дио­свя­зи. По­яв­ле­ние ра­дио­ло­ка­ции и ра­дио­на­ви­га­ции по­тре­бо­ва­ло ос­вое­ния но­вых диа­па­зо­нов час­тот, раз­ра­бот­ки но­вых об­щих фи­зич. прин­ци­пов ге­не­ра­ции, рас­про­стра­не­ния и при­ё­ма ра­дио­волн, мо­ду­ля­ции и ко­ди­ро­ва­ния ра­дио­сиг­на­лов и т. п. Раз­ви­тие Р. в Рос­сии свя­за­но с име­на­ми Л. И. Ман­дель­шта­ма, Н. Д. Па­па­лек­си и соз­дан­ной ими на­уч. шко­лой. Ны­не ме­то­ды Р. про­ник­ли в др. раз­де­лы фи­зи­ки: оп­ти­ку, аку­сти­ку, СВЧ-элек­тро­ни­ку, по­лу­про­вод­ни­ко­вую элек­тро­ни­ку, био­фи­зи­ку, ста­ли ис­поль­зо­вать­ся в хи­мии, ме­ди­ци­не, эко­но­ми­ке и т. п.

Р. обес­пе­чи­ва­ет ра­дио­тех­ни­ку ме­то­да­ми, не­об­хо­ди­мы­ми для раз­ра­бот­ки при­ём­ных и пе­ре­даю­щих ан­тенн, ге­не­ра­то­ров элек­тро­маг­нит­ных волн, при­ём­ни­ков, уси­ли­те­лей, фильт­ров, мо­ду­ля­то­ров, де­мо­ду­ля­то­ров, ра­дио­вол­но­во­дов, ра­дио­ло­ка­то­ров, кван­то­вых уст­ройств и т. д. Ра­дио­фи­зич. ме­то­ды по­ло­жи­ли на­ча­ло ис­сле­до­ва­нию кос­мо­са в ра­дио­диа­па­зо­не – ра­дио­ас­тро­но­мии.

Тео­ре­тич. и экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ния элек­трич. ко­ле­ба­ний в дис­крет­ных сис­те­мах с со­сре­до­то­чен­ны­ми па­ра­мет­ра­ми и в не­пре­рыв­ных сре­дах с рас­пре­де­лён­ны­ми па­ра­мет­ра­ми слу­жат ос­но­вой для раз­ра­бот­ки но­вых ме­то­дов ге­не­ра­ции, уси­ле­ния и пре­об­ра­зо­ва­ния ко­ле­ба­ний с час­то­та­ми от 1–2 до 10¹¹ Гц и вы­ше. Важ­ное зна­че­ние име­ют изу­че­ние влия­ния слу­чай­ных (флук­туа­ци­он­ных) про­цес­сов на элек­трич. ко­ле­ба­ния в кон­крет­ных уст­рой­ст­вах и соз­да­ние ме­то­дов вы­де­ле­ния сиг­на­ла, не­су­ще­го ин­фор­ма­цию, из со­во­куп­но­сти по­лез­ных и слу­чай­ных (напр., шу­мо­вых) сиг­на­лов. Соз­да­ны уст­рой­ст­ва для скры­той пе­ре­да­чи ин­фор­ма­ции с по­мо­щью шу­мо­вых сиг­на­лов. Раз­ра­бот­ка тео­рии са­мо­воз­дей­ст­вия и взаи­мо­дей­ст­вия волн в не­ли­ней­ных сре­дах по­слу­жи­ла ос­но­вой для бы­ст­ро­го ста­нов­ле­ния не­ли­ней­ной оп­ти­ки сра­зу по­сле соз­да­ния мо­ле­ку­ляр­но­го ге­не­ра­то­ра в СВЧ-диа­па­зо­не и ла­зе­ров.

Изу­че­ние за­ко­но­мер­но­стей взаи­мо­дей­ст­вия элек­трон­ных по­то­ков в ва­куу­ме с элек­тро­маг­нит­ны­ми по­ля­ми по­зво­ли­ло соз­дать и усо­вер­шен­ст­во­вать ва­ку­ум­ные лам­пы и элек­трон­ные при­бо­ры СВЧ-диа­па­зо­на (маг­не­трон, клис­трон, ги­ро­трон, оро­трон, лам­па бе­гу­щей вол­ны, лам­па об­рат­ной вол­ны и др.). Ис­сле­до­ва­ние взаи­мо­дей­ст­вия элек­тро­маг­нит­ных по­лей с ио­ни­зо­ван­ным га­зом при­ве­ло к соз­да­нию га­зо­раз­ряд­ных при­бо­ров (ти­ра­трон, три­га­трон и др.), ко­то­рые ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся в сис­те­мах ра­дио­элек­тро­ни­ки. Оно яв­ля­ет­ся ча­стью об­ще­го ис­сле­до­ва­ния фи­зи­че­ских (в осо­бен­но­сти ко­ле­ба­тель­ных) свойств плаз­мы и вол­но­вых про­цес­сов в плаз­ме око­ло­зем­но­го и меж­пла­нет­но­го кос­мич. про­стран­ст­ва. Изу­че­ние взаи­мо­дей­ст­вия элек­трич. ко­ле­ба­ний и волн ра­дио­диа­па­зо­на с элек­трон­ны­ми про­цес­са­ми в по­лу­про­вод­ни­ках, элек­трон­но-ды­роч­ных пе­ре­хо­дах и ге­те­ро­ст­рук­ту­рах ле­жит в ос­но­ве по­лу­про­вод­ни­ко­вой элек­тро­ни­ки.

Тео­ре­тич. и экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ния из­лу­че­ния разл. ти­пов ан­тенн (в т. ч. фа­зи­ро­ван­ных ан­тен­ных ре­шё­ток), их элек­тро­ди­на­мич. рас­чёт, а так­же изу­че­ние рас­про­стра­не­ния ра­дио­волн в разл. на­прав­ляю­щих (ра­дио­вол­но­вод, фи­дер) и за­мед­ляю­щих сис­те­мах иг­ра­ют важ­ную роль в соз­да­нии сис­тем ра­дио­свя­зи, пе­ре­даю­щих и при­ём­ных уст­ройств и др.

Р. вно­сит боль­шой вклад в раз­ра­бот­ку об­щей ма­те­ма­тич. тео­рии ко­ле­ба­ний и волн, тео­рию ин­фор­ма­ции и др. Соз­да­на об­щая тео­рия рас­про­стра­не­ния волн, раз­ра­бо­та­ны ме­то­ды ре­ше­ния вол­но­вых урав­не­ний для не­ли­ней­ных и не­рав­но­вес­ных сред с про­стран­ст­вен­ной и вре­мен­но́й дис­пер­сия­ми, соз­да­ны ме­тод мед­лен­но ме­няю­щих­ся ком­плекс­ных ам­пли­туд, ме­тод мед­лен­но ме­няю­ще­го­ся про­фи­ля и др. асим­пто­тич. ме­то­ды, уп­ро­щаю­щие ре­ше­ние ко­ле­бат. и вол­но­вых урав­не­ний. Раз­ра­бо­та­но но­вое на­прав­ле­ние – не­ли­ней­ная ди­на­ми­ка, в ко­то­рой изу­чают­ся свой­ст­ва не­ли­ней­ных ди­на­мич. сис­тем и ко­то­рая вклю­ча­ет в се­бя тео­рию ус­той­чи­во­сти, тео­рию ди­на­мич. хао­са, эр­го­ди­че­скую тео­рию, тео­рию ин­тег­ри­руе­мых сис­тем. Для ана­ли­за ди­фрак­ции ост­ро­на­прав­лен­ных вол­но­вых пуч­ков раз­ра­бо­тан ме­тод па­ра­бо­лич. урав­не­ния, ко­то­рый слу­жит ос­но­вой ква­зи­оп­ти­ки. Ис­сле­до­ва­ния в суб­мил­ли­мет­ро­вом диа­па­зо­не при­ве­ли к соз­да­нию ис­кусств. ме­та­ма­те­риа­лов с от­ри­цат. по­ка­за­те­лем пре­лом­ле­ния.