Физматлит Основы физики конденсированного вещества Делоне Николай Борисович

С единой точки зрения рассматриваются общая концепция квазичастиц в физике конденсированного состояния вещества, позволяющая оценивать возбуждения ансамблей сильновзаимодействующих частиц слабо неидеальным газом элементарных возбуждений, и её различные приложения. Наряду с классическими квазичастицами - фононами, экситонами, плазмонами и т. п. рассматриваются менее известные квазичастицы нового поколения - холоны, спиноны, вортексоны, квазичастицы с дробной статистикой, дробным и переменным зарядом, а также гибридные и составные квазичастицы. Для студентов, аспирантов, преподавателей физических специальностей, научных сотрудников и специалистов в области конденсированного состояния вещества. 3-е издание, исправленное и дополненное

В начале XX века в физике, имевшей уже к тому времени возраст около двух тысячелетий, возникло новое направление - квантовая физика. Это была физика микромира, т. е. наука о свойствах тех элементарных частиц, из которых состоит на микроскопическом уровне любое макроскопическое вещество. Квантовая физика качественно отличается своими основными постулатами и законами от физики вещества, находящегося в макроскопических состояниях, - от классической физики и классического естествознания. Это различие квантовой и классической физики объективно отражает различие физических свойств вещества, проявляющихся на микроскопическом и макроскопическом уровнях исследования. Сейчас, в начале XXI века, квантовая физика доминирует среди других разделов физики по значению получаемых новых результатов как для науки в целом, так и для современных техники и технологий

Обзор посвящен обсуждению современной точки зрения на природу света. Сначала приводятся результаты знаменитого опыта Т. Юнга со светом, проходящим через два отверстия. Результаты этого опыта убедили физиков, что свет - это волны в среде, где он распространяется. Далее рассматриваются результаты экспериментов, в которых в начале XX века был исследован фотоэффект - процесс вырывания электронов из металла ультрафиолетовым излучением. Интерпретация результатов этих экспериментов, данная А. Эйнштейном, убедительно показала, что свет - это поток частиц, а не волна в среде. В заключение приводится современное положение квантовой физики о корпускулярно-волновом дуализме свойств вещества, в том числе и света. Согласно современным представлениям, свет - это объект не классической, а квантовой физики, а классические формы проявления в виде волны или частиц определяются условиями его взаимодействия с веществом детектирующего прибора

Излагается физика процесса взаимодействия света большой интенсивности с веществом. Обсуждаются новые явления, возникающие при этом: штарковский сдвиг атомных уровней, многофотонные процессы, светоиндуцированная рефракция, самофокусировка света и пр. Показывается, что основные законы классической оптики - закон Евклида о прямолинейном распространении света, закон независимости световых пучков, закон Эйнштейна для фотоэффекта, правило Стокса и другие - справедливы лишь при небольшой интенсивности света • Для учащихся старших классов школ с углубленным изучением физики

Систематически и доступно излагается одно из актуальных направлений развития современной науки - физика частично упорядоченных сред, легко подвергающихся изменениям под влиянием сравнительно слабых внешних воздействий. Такие среды обычно называют "мягкой материей" (soft matter); сейчас все знают об использовании таких материалов, например, жидких кристаллов в дисплеях телефонов и компьютеров. Большое внимание уделяется экспериментальным фактам, составляющим фундамент этой области естествознания, которая в свою очередь лежит в основе понимания молекулярного и надмолекулярного устройства нынешних и будущих высокотехнологичных материалов. По сравнению с другими областями физики эксперименты здесь не столь дорогостоящие и в большинстве случаев доступны даже для учебных лабораторий

В последние годы квантовая теория поля стремительно развивается, в том числе и в виде приложений к задачам физики конденсированного состояния. В этой книге дается самодостаточное введение в основные методы и понятия квантовой теории поля и демонстрируется их использование в ряде разделов статистической механики и физики конденсированного состояния • В первой части книги описаны основные методы квантовой теории поля, включая интегралы по траекториям, фейнмановские диаграммы и перенормировку. Затем они применяются к электродинамике металлов, релятивистским фермионам и эффекту Ааронова-Бома. Последние главы книги посвящены непертурбативным методам и описанию сильно флуктуирующих спиновых систем, конформной симметрии, цепочкам Кондо и ряду других задач

В монографии представлены основные идеи, вычислительные методы и результаты численных исследований фазовых переходов и критических явлений в чистых и неупорядоченных спиновых системах. В основу монографии положен цикл научных работ, выполненных авторами в этом направлении за последние двадцать лет. Основное внимание уделено исследованию влияния вмороженного беспорядка, реализованного в виде немагнитных примесей на фазовые переходы и критические явления в спиновых системах, описываемых решеточными моделями Изинга и Поттса на различных решетках с применением численных методов Монте-Карло. Монография представляет интерес для научных работников, преподавателей вузов, аспирантов, студентов, тем кто занимается проблемами физики конденсированных сред в области фазовых переходов и критических явлений, а также для всех тех, кто использует в своих исследованиях методы вычислительной физики (методы Монте-Карло и молекулярной динамики)

Материал книги основан на университетских лекциях и презентациях на семинарах и международных конференциях, а также на многих оригинальных публикациях и, в частности, на длительном сотрудничестве авторов, которое началось в 1970-е годы. Книга сконцентрирована на разработке основ и приложений к газу и плазме, включая плотные неидеальные и экзотические газ и плазму. Это ограничение важно для авторов, поскольку большинство существующих учебников и монографий по квантовой статистике имеют некоторый уклон в область конденсированного вещества и, в частности, твердотельных систем. В книге представлены результате, полученных совсем недавно. Книга будет полезна студентам старших курсов, докторантам и молодым исследователям в этой области

По замыслу авторов эта книга должна служить мостиком между преподаваемыми студентам основами физики и теми знаниями и навыками, которые требуются исследователю, работающему в увлекательной области современной атомной физики. Это - не последовательный курс атомной физики, а сборник задач с подсказками, обстоятельными решениями и отступлениями учебного характера. Это позволяет читателю открыть книгу на любой странице и основательно познакомиться с одной из актуальных проблем современной атомной физики. Среди них - применение частотных гребенок в метрологии, использование атомных систем для проверки фундаментальных симметрийных свойств природы, атомные магнетометры, атомные ловушки, оптическое охлаждение атомов, бозе-эйнштейновский конденсат, резонансы когерентности и т

Данная книга является первой частью двухтомника, в котором основы физики излагаются на современной основе. Вопросы механики связаны с теорией относительности и соотношением неопределенностей; законы сохранения энергии, импульса и момента импульса - с принципами симметрии пространства и времени; основы термодинамики - с молекулярной статистикой и строением вещества; гидромеханика - с теорией ударных волн. От читателя требуется лишь основательное знание физики, алгебры и начал тригонометрии в объеме восьмилетней школы. Для учащихся школ, гимназий, лицеев с углубленным изучением физико-математических дисциплин, для подготовки к конкурсным экзаменам в вузы

Том посвящен изложению квантовой и классической статистической физики, основанному на методе Гиббса. Излагаются основы термодинамики, статистическая физика идеального газа, теория неидеальных газов, распределение Ферми и Бозе и их применение к термодинамике черного излучения и теории твердого тела, теория растворов, теория химического равновесия и поверхностных явлений. Исследуются магнитные свойства газов. Рассмотрены теория симметрии кристаллов, флуктуации, фазовые переходы I и II рода и свойства вещества в окрестности критической точки, роль флуктуации в этих явлениях. «Статистическая физика, часть 2», в которой излагается квантовая теория конденсированного состояния вещества, составляет том IX курса • Для студентов старших курсов физических специальностей вузов, а также аспирантов и научных работников, специализирующихся в области теоретической физики