Кафедра электродинамики

На кафедре читаются 20 лекционных курсов для дневного и вечернего отделений радиофизического факультета ННГУ, в том числе 7 общих курсов по общей и прикладной электродинамике с модификациями для различных специальностей и отделений и 13 спецкурсов для студентов, подготавливаемых по программам бакалавров, специалистов и магистров.

Основные общие курсы:

• Классическая электродинамика
• Электродинамика сплошных сред
• Прикладная электродинамика
• Специальная теория относительности

Основные специальные курсы:

• Асимптотические методы в электродинамике
• Электродинамика плазмы
• Экспериментальные методы исследования плазмы
• Электродинамика сверхпроводников
• Волны в нелинейных средах
• Электромагнитные волны в анизотропных средах
• Теория дифракции электромагнитных волн

Научная тематика кафедры всегда была тесно связана с исследованиями динамики и структуры электромагнитных полей в различных системах и средах. В 60-е годы под руководством профессора М.А. Миллера, а затем профессоров В.Б. Гильденбурга, И.Г. Кондратьева и Г.А. Маркова на кафедре начали развиваться работы в области электродинамики плазмы.

В 60-е и 70-е годы под руководством профессора В.И. Таланова были разработаны эффективные методы расчета квазиоптических систем, создана теория распространения волновых пучков в нелинейных средах.

К получившим широкую известность достижениям кафедры можно отнести работы по резонансному поглощению электромагнитных волн в неоднородной плазме, самофокусировке волн, динамике взаимодействия интенсивного высокочастотного электромагнитного поля с плазмой. Результаты этих исследований, отмеченные Ленинской и Государственными премиями, вошли во многие учебники и руководства по электродинамике (см., например, Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1992, с.452, 553-555).

Научные достижения

1. Разработана теория открытых квазиоптических систем и распространения квазиоптических пучков в нелинейных средах. Впервые на основе параболического уравнения исследована неустойчивость плоской волны в фокусирующей нелинейной среде, дано аналитическое описание самофокусировки и самоканалирования световых пучков, установлен точный достаточный критерий самофокусировки пучка. За работы по самофокусировке световых пучков в нелинейных средах заведующий кафедрой электродинамики, академик РАН, профессор Таланов В.И. удостоен Ленинской премии (1988 г.).
2. Проведены фундаментальные исследования в области теории нелинейных волновых процессов в плазме. Разработаны общие принципы управления плазменной структурой при помощи усредненных пондермоторных сил переменного поля и проанализированы эффекты резонансного взаимодействия мощного микроволнового и лазерного излучения с плазмой. За работы в этой области сотрудники кафедры профессор Миллер М.А. и профессор Гильденбург В.Б. в составе авторского коллектива были удостоены в 1987 г. Государственной премии СССР.
3. Обнаружено и исследовано явление ионизационного самоканалирования электромагнитных полей. Разработан метод формирования в ионосфере Земли активных плазменных антенн в результате возбуждения плазменно-волнового разряда с борта ракеты. Метод апробирован в 6 активных ионосферных экспериментах, осуществленных под руководством профессора кафедры электродинамики Маркова Г.А. (1986-1991 гг.).

Проекты и разработки

Научные исследования, проводимые на кафедре в настоящее время, достаточно разнообразны, но представляют собой фактически ветви единого фундаментального направления – физики взаимодействия мощного электромагнитного излучения с веществом.

Научные разработки кафедры ведутся на базе ее основных лабораторий – Лаборатории физики плазмы и Лаборатории когерентной и нелинейной оптики, а также на базе Института прикладной физики РАН и Института физики микроструктур РАН.

Тематика научных исследований:

1. Лабораторное моделирование процессов ионизационного самоканалирования и преобразования спектров СНЧ- и ОНЧ- излучения в ионосфере и магнитосфере Земли

Исследование процессов формирования плазменно-волноводных каналов и возбуждения ионно-циклотронных резонансов в магнитной ловушке пробочной конфигурации.

Направление: распространение электромагнитных волн (фундаментальные проблемы распространения радиоволн).

Руководитель проф. Г.А. Марков

2. Активные плазменные антенны

Определение режимов работы антенны с плазменной нагрузкой с целью создания быстро перестраиваемого широкополосного излучателя с электрически сканируемой диаграммой направленности.

Направление: распространение электромагнитных волн (физика низкотемпературной плазмы).

Руководитель: проф. Г.А. Марков

3. Исследование процессов возбуждения и распространения волн при наличии дактов плотности в магнитоактивной плазме

Разработка теории плазменно-волноводных антенных систем с целью использования искусственных и естественных дактов плотности в ионосфере Земли в системах дальней радиосвязи

Направление: распространение электромагнитных волн (фундаментальные проблемы распространения радиоволн).

Руководитель: доц. А.В. Кудрин

4. Исследование динамики поляризованного излучения твердотельных лазеров

Теоретическое и экспериментальное исследование процессов вынужденного рассеяния оптического излучения в полимерных средах с динамическими решетками населенности.

Направление: нелинейные явления и турбулентность (Когерентная и нелинейная оптика).

Руководитель: доц. Н.Д. Миловский.

5. Нелинейная динамика микроволновых и оптических разрядов в сфокусированных волновых пучках мощного электромагнитного излучения

Теоретическое исследование явлений формирования плазменных структур, генерации ленгмюровских колебаний и преобразования спектров излучения в процессе пробоя среды полями лазерных и СВЧ импульсов высокой интенсивности.

Направление: нелинейные явления и турбулентность (физика низкотемпературной плазмы).

Руководитель: проф. В.Б. Гильденбург

6. Формирование и пространственная обработка волновых полей дискретного спектра в волноводных каналах распространения.

Направление: радиофизические методы диагностики неоднородных сред.

Руководитель: Малеханов А.И.

7. Разработка и совершенствование технологий беспроводной связи

Разработка методов передачи данных в персональных компьютерных сетях, основанных на использовании управляемых нелинейных рассеивателей, помещенных в поле внешнего излучателя.

Направление: распространение электромагнитных волн (информационно-телекоммуникационные системы)

Руководитель : доц. А.Л. Умнов

Грехова Мария Тихоновна

(1902-1995) – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой электродинамики (1945-1957 гг.).

Научные достижения:
Разработка мощных электронных приборов дециметрового и сантиметрового диапазона длин волн.

Дополнительные сведения:
Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, Почетный гражданин Нижнего Новгорода, один из организаторов радиофизического факультета ННГУ и Научно-исследовательского радиофизического института (НИРФИ), первый декан радиофизического факультета ННГУ, первый директор НИРФИ.

Основные научные труды:

• Грехова М.Т. и др. Магнетроны для дециметровых волн // ЖТФ. 1935. Т.5, вып.1.
• Грехова М.Т. и др. Обертоны магнетронного генератора сантиметровых волн // ЖТФ. 1940. Т.10, вып.10.
• Грехова М.Т. и др. Магнетронные генераторы с концентрической линией // ЖТФ. 1941. Т.11, вып.12.

Миллер Михаил Адольфович

(1924 – 2004) – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой электродинамики (1957 – 1960 гг.)

Научные достижения:
Разработка теории движения заряженных частиц в высокочастотном электромагнитном поле, развитие теории дифракции электромагнитных волн на плазменных структурах и теории поверхностных электромагнитных волн. Количество опубликованных научных работ – более 150.

Дополнительные сведения:
Окончил радиофизический факультет Горьковского государственного университета в 1949 г. Тема докторской диссертации “Движение заряженных частиц в высокочастотных электромагнитных полях”. Область научных интересов – электродинамика, электроника, физика плазмы, история физики. Лауреат Государственной премии СССР (1987 г.), заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, заслуженный соросовский профессор. Являлся ответственным редактор в издательстве “Энциклопедия”; автор около 40 статей для “Физической энциклопедии”. Один из авторов “Сборника задач по электродинамике” (Премия Нижнего Новгорода в области высшего образования, 1994 г.). Совместно с коллективом редакторов и переводчиков М.А.Миллером был переведен на русский язык “Трактат об электричестве и магнетизме” Дж.К.Максвелла (М: Наука, 1989). С момента организации в 1977 г. Института прикладной физики до 1989 г. возглавлял научный отдел физики плазмы ИПФ, работая по совместительству (до 1995 г.) профессором кафедры электродинамики. С 1989 по 2004 гг. М.А.Миллер являлся главным научным сотрудником ИПФ РАН.

Основные научные труды:

• Гапонов А.В., Миллер М.А. О потенциальных ямах для заряженных частиц в высокочастотном электромагнитном поле // ЖЭТФ. 1958. Т .34, вып .1. С .242-243.
• Gildenburg V.B., Kondrat’ev I.G., Miller M.A. Diffraction of electromagnetic waves by plasma structures // In: Electromagnetic Wave Theory. Oxford : Pergamon Press , 1967. P .1025-1028.
• Миллер М.А. Зарядовая и токовая электростатика, нестационарные источники статических полей // УФН. 1984. Т.142, вып.1. С.147-158.

Ергаков Владислав Сергеевич

(1922-1993) – к.ф.-м.н., доцент, заведующий кафедрой электродинамики (1960 – 1973 гг.).

Научные достижения: 
развитие теории электронных приборов, новых методов усиления генерации электромагнитных волн миллиметрового диапазона, разработка теории мазера на циклотронном резонансе.

Дополнительные сведения:
Участник Великой Отечественной войны. Окончил радиофизический факультет Горьковского университета в 1949 г. С 1963 по 1967 гг. был деканом радиофизического факультета.

Основные научные труды:

• Ергаков В.С., Шапошников А.А. К вопросу о низкочастотных флуктуациях в гиротроне // Радиотехника и электроника. 1984. Т.29, вып. 11.
• Ергаков В.С., Моисеев М.А. Двухрезонаторный МЦР-генератор с запаздывающей обратной связью // Радиотехника и электроника. 1985. Т.30, вып. 2.

Таланов Владимир Ильич

(род. 1934 г.) – д.ф.-м. наук, профессор, академик РАН, заведующий кафедрой электродинамики (1973 – 2002 гг.).

Научные достижения:
разработка теории поверхностных волн, основополагающие работы в области открытых квазиоптических систем, разработка теории самофокусировки волн.

Дополнительные сведения:
Окончил радиофизический факультет Горьковского университета в 1955 г. Имеет почетное звание лауреата Ленинской премии (1988 г.). Возглавляет отделение гидрофизики ИПФ РАН.

Основные научные труды:

• Миллер М. А., Таланов В. И. Использование понятия поверхностного импеданса в теории поверхностных электромагнитных волн // Изв. вузов. Радиофизика. 1961. Т.4, N 5. С. 795 – 830.
• Авербах В. С., Власов С. Н., Таланов В. И. Методы селекции типов колебаний в открытых квазиоптических системах // Изв. вузов. Радиофизика. 19б7. Т.10, N 9 – 10. С.1333-1357.
• Власов С. Н., Пискунова Л. В., Таланов В. И. Трехмерный волновой коллапс в модели нелинейного уравнения Шредингера // ЖЭТФ. 1989. Т. 95, вып. 6. С. 1945.
• Власов С.Н., Таланов В.И. Самофокусировка волн. Н.Новгород: ИПФ РАН, 1997. 218.

Гильденбург Владимир Борисович 

(род. 1936 г.) – д.ф.-м. наук, профессор, с 2002 г. – заведующий кафедрой

Научные достижения:
разработка теории резонансного поглощения и деформации резонансной области неоднородной плазмы в сильных полях; первые работы в области нелинейной динамики неравновесных микроволновых и оптических разрядов.

Дополнительные сведения:
Окончил радиофизический факультет (1959г.) и аспирантуру (1962г.) Горьковского государственного университета.

Лауреат государственной премии (1987 г.). Заслуженный деятель науки РФ (2001г.).

Основные научные труды:

• О резонансных свойствах неоднородных плазменных объектов // Ж. эксперим. и теор. физики, 1963, т. 45, вып. 6;
• Сверхвысокочастотные разряды // Энциклопедия низкотемпературной плазмы, Вводный том 2, стр. 165. Москва, «Наука», 2000;
• Сборник задач по электродинамике (в соавт.) Москва, «Наука», 2001.

За время своего существования кафедра подготовила свыше 900 физиков-исследователей высшей квалификации, многие из которых внесли значительный вклад в современную электродинамику, физику плазмы, нелинейную теорию волн. Выпускники кафедры составляют значительную часть ведущего научного персонала и руководящего состава одного из крупнейших научных центров Нижнего Новгорода и России – Института прикладной физики РАН.
Среди них:

• А.В. Гапонов-Грехов – создатель и научный руководитель ИПФ РАН академик РАН  (выпускник кафедры 1949 г.),
• А.Г. Литвак – директор института, чл.-корр. РАН,
• В.И. Таланов – академик РАН,
• А.М. Сергеев – президент РАН, доктор физ.-мат. наук,
• А.Г. Лучинин – заведующий отделением ИПФ РАН, доктор физ.-мат. наук,
• С.В. Голубев – зам. директора ИПФ РАН, профессор,
• Л.С. Долин, М.И. Петелин, Г.Г. Денисов, В.Е. Семенов – заведующие научными отделами ИПФ РАН, профессора.

Кафедру электродинамики закончили многие сотрудники ННГУ:

• С.Н. Гурбатов – проректор ННГУ, профессор,
• Н.С. Степанов – профессор кафедры общей физики радиофизического факультета,
• З.Ф. Красильник – зав. межфакультетской базовой кафедрой ННГУ «Физика наноструктур и наноэлектроника» в ИФМ РАН, профессор,
• В.В. Курин – зав. кафедрой электродинамики.

Взаимодействие кафедры с академическими и отраслевыми НИИ, вузами России и зарубежья

1. Создание учебно-научных циклов и проведение совместных исследований с Институтом прикладной физики РАН по проекту “Учебно-научный центр “Фундаментальная радиофизика” в рамках Федеральной целевой программы “Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997 – 2000 годы”;
2. Подготовка бакалавров и магистров на базе филиала кафедры электродинамики в Институте прикладной физики РАН;
3. Выполнение совместных научных исследований в рамках грантов РФФИ и ведущих научных школ с Институтом прикладной физики РАН, Институтом физики микроструктур РАН;
4. Выполнение совместных НИР по космическим программам с Институтом космических исследований РАН.
5. Выполнение совместных научных исследований в рамках грантов РФФИ и хоздоговорных НИР с:
   • Институтом прикладной физики РАН (ИПФ РАН);
   • Нижегородским научно-исследовательским радиофизическим институтом (НИРФИ);
   • кафедрой прикладной математики Нижегородского государственного технического университета (НГТУ);
   • Московским авиационным институтом (МАИ).