МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского
Физический факультет
Кафедра экспериментальной физики и радиофизики
Кафедра моделирования радиоэлектронных систем на базе АО «ОНИИП»
«Утверждаю»
Проректор по учебной работе
_______________ Смирнова Т.Б.
«_____» ________________ 2016 г.
Программа вступительного испытания по Радиофизике
Профиль: Информационные процессы и системы
для поступления в магистратуру
г. Омск – 2016г.
Программа вступительного испытания разработана зав. кафедрой МРС, к.ф.-м.н. С.В. Кривальцевичем
Зав. кафедрой, к.ф.-м.н. ________________________________________ С.В. Кривальцевич
Программа рассмотрена на заседании кафедры экспериментальной физики и радиофизики (протокол № от «» сентября 2016 г.)
Программа рассмотрена на заседании кафедры моделирования радиоэлектронных систем на базе АО «ОНИИП» (протокол № от «» сентября 2016 г.)
Заведующий кафедрой ЭФР __________________________ _________ В.И. Струнин
Заведующий кафедрой МРС __________________________ _________ С.В. Кривальцевич
Программа разработана в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования РФ и согласована с факультетом, осуществляющим профессиональную подготовку по этому направлению (протокол заседания ученого совета физического факультета № от «» сентября 2016 г.):
Декан физического факультета _______________________________ М.Г. Потуданская
Настоящая программа разработана в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки магистра по направлению «Радиофизика».
Вступительное испытание для лиц, имеющих диплом бакалавра по направлению «Радиофизика» или специалиста по специальностям: «Фундаментальная радиофизика и физическая электроника», «Радиофизика и электроника» проводится в форме собеседования.
Собеседование проводится по одному основному вопросу из перечня для подготовки. Ответ на основной вопрос оценивается приемной комиссией по трем критериям, каждый из которых оценивается по двадцатибалльной шкале.
1 критерий (от 1 до 20 баллов): оценивает полноту раскрытия вопроса абитуриентом, содержание в его ответе всех основных определений, понятий, формул, аналитических выражений и т.п., относящихся к рассматриваемому вопросу;
2 критерий (от 1 до 20 баллов): оценивает уровень подготовки абитуриента по математическим дисциплинам естественнонаучного блока учебного плана направления «Радиофизика» и учитывает наличие в ответе выводов формул, аналитических соотношений, выражений, их полноту и корректность;
3 критерий (от 1 до 20 баллов): оценивает общенаучный уровень подготовки абитуриента: владение общефизической и радиофизической терминологией, а также связность и логическую последовательность изложения.
Максимальная оценка, которая может быть получена за полный и развернутый ответ на основной вопрос составляет 60 баллов, время подготовки - один академический час (45 мин).
Два последующих вопроса являются дополнительными, задаются членами приемной комиссии непосредственно после окончания ответа на основной вопрос, подразумевают краткое изложение материала, на подготовку к каждому отводится по 5 минут. Каждый дополнительный вопрос оценивается по двадцатибальной шкале.
Таким образом, максимальная оценка за три ответа (на один основной и два дополнительных вопроса) составляет 100 баллов.
Уровень минимальной положительной оценки составляет 30 баллов.
Предметом рассмотрения апелляции может являться только содержание ответа на основной вопрос, которое фиксируется абитуриентом письменно. Ответы на дополнительные вопросы не подлежат письменной фиксации, а значит и апеллированию.
Перечень вопросов к собеседованию по радиофизике
I. Теория колебаний
1. Свободные колебания в консервативных системах с одной степенью свободы. Линейные и нелинейные системы. Метод последовательных приближений.
2. Свободные колебания в диссипативных системах с одной степенью свободы. Линейные и нелинейные системы. Метод медленно меняющихся амплитуд.
3. Вынужденные колебания в линейных и слабонелинейных системах при гармоническом воздействии.
4. Автоколебания в системах с одной степенью свободы. Отрицательное сопротивление. Энергетические соотношения в автоколебательных системах. Методы расчета автоколебательных систем.
5. Собственные колебания в системах с двумя степенями свободы. Нормальные колебания и нормальные частоты.
6. Автоколебательные системы с двумя степенями свободы. Явления затягивания и гашения колебаний. Взаимная синхронизация автоколебательных систем. Автоколебания в присутствии шума. Взаимная синхронизация автоколебаний с шумом. Синхронизация хаотических систем.
7. Собственные и вынужденные колебания в линейных распределенных системах. Представление вынужденных колебаний в форме ряда по нормальным колебаниям и в форме волн, бегущих и отраженных от концов системы.
8. Колебания периодически неоднородных распределенных систем. Полосы пропускания и непрозрачности. Электрические фильтры.
9. Лазер как пример распределенной автоколебательной системы. Условия самовозбуждения. Частоты колебаний. Одночастотный режим генерации, многомодовые колебания в лазере.
II. Теория волн
1. Уравнение электромагнитной волны в отсутствии дисперсии. Распространение плоских волн в диспергирующих средах.
2. Отражение и преломление электромагнитных волн. Волны в слоистых средах. Теория диэлектрических пленок.
3. Ограниченные пучки и импульсы в линейной среде. Представление волновых пучков в виде суперпозиции плоских волн. Дифракционное расплывание пучка. Расплывание пакета в диспергирующей среде.
4. Теория дифракции Кирхгофа. Дифракция Френеля и Фраунгофера.
5. Распространение волны в нелинейной среде без дисперсии. Ударные волны.
6. Нелинейные эффекты при распространении электромагнитных волн в диспергирующих средах. Генерация второй гармоники. Самовоздействие волновых пакетов.
7. Распространение электромагнитных волн в анизотропных средах. Оптические свойства кристаллов. Электромагнитные волны в гиромагнитных средах.
8. Рассеяние волн в турбулентных средах. Методы решения задач о рассеянии волн в статистически неоднородных средах: метод геометрической оптики; метод параболического уравнения; метод малых возмущений (борновское приближение); метод плавных возмущений.
9. Рассеяние на шероховатых поверхностях. Метод возмущений. Метод Кирхгофа.
10. Особенности распространения радиоволн в атмосферах Земли и планет и космической плазме. Рассеяние и рефракция на неоднородностях плазмы, дисперсия радиоволн, фарадеевское вращение вектора поляризации.
III. Статистическая радиофизика
1. Случайные процессы. Детерминированное и статистическое описание реальных процессов. Реализация случайного процесса; статистический ансамбль. Статистическое усреднение. Разложение в ряд по моментам.
2. Корреляционные и спектральные характеристики случайных процессов. Связь между спектральной плотностью и корреляционной функцией.
3. Модели случайных процессов. Гауссовский случайный процесс. Марковские процессы.
4. Преобразования случайных процессов в линейных инерционных системах. Детектирование инерционным детектором. Метод огибающей.
5. Пуассоновский процесс. Дробовой шум и формула Шоттки. Тепловой шум. Формула Найквиста.
6. Обнаружение слабых сигналов на фоне шумов. Оценка параметров сигналов. Согласованный фильтр. Теорема Котельникова.
7. Случайные волны в линейных системах. Корреляционная функция и спектры. Тепловые флуктуации в электродинамике.
IV. Электродинамика СВЧ
1. Уравнения Максвелла. Сторонние токи. Временная и пространственная дисперсия. Комплексные проницаемости. Энергия поля в диспергирующей среде.
2. Однородные и неоднородные плоские волны. Цилиндрические системы с главными волнами. Телеграфные уравнения.
3. Распространение волн в волноводах. Типы волн в простейших волноводах. Разложение волноводных полей на плоские волны.
4. Медленные волны в открытых системах. Полосковые и микрополосковые линии передачи.
5. Собственные колебания объемных резонаторов. Поля в резонаторах простой формы. Добротность резонаторов.
6. Квазиоптические системы. Открытые резонаторы. Квазиоптические линии передачи. Элементы квазиоптической техники. Основные свойства гауссовых пучков.
7. Принцип Гюйгенса-Френеля. Формула Кирхгофа. Дифракция Френеля, дифракция Фраунгофера. Ближняя и дальняя зоны. Дифракция на полуплоскости.
8. Основные типы антенн. Дипольный излучатель. Полуволновый вибратор. Зеркала. Частотно-независимые антенны. Антенные решетки. Щелевые антенны. Планарные антенны.
9. Основные характеристики антенн. Диаграмма направленности. Коэффициент направленного действия. КНД антенны. Уровень бокового излучения. Согласование антенн с падающим излучением.
10. Методы измерений на СВЧ. Принцип построения радиоизмерительной аппаратуры. Измерения КСВ и КБВ, фазовые и амплитудные измерения, измерения шумов и чувствительности.