https://journals.bsu.by/index.php/physics/issue/feed Журнал Белорусского государственного университета. Физика 2024-10-04T16:36:30+03:00 Евгений Семенович Воропай / Eugene S. Voropay voropay@bsu.by Open Journal Systems https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6328 Запись объемных пропускающих голограмм сингулярных пучков в фоторефрактивном кристалле силиката висмута 2024-10-04T16:26:07+03:00 Се Чжао 575593225@qq.com Иван Геннадьевич Даденков dadenkov.ivan@gmail.com Елена Александровна Мельникова melnikova@bsu.by Алексей Леонидович Толстик tolstik@bsu.by <p>Разработка и совершенствование методов получения и детектирования оптических вихрей позволяют расширить область их применения. В настоящей работе реализована импульсная запись динамических голограмм сингулярных пучков в фоторефрактивном кристалле силиката висмута. На представленной экспериментальной установке записывались пропускающие объемные динамические голограммы с использованием широкого спектрального диапазона для восстановления голографического изображения. В качестве источника сингулярного пучка применялась объемная статическая голограмма, записанная в слое фотополимера. Восстановление записанной голограммы осуществлялось с помощью непрерывного лазера с другой длиной волны, что позволило пространственно разделить записывающий и восстанавливающий пучки. Также был реализован интерференционный метод определения топологического заряда оптического вихря с использованием прошедшего и восстановленного лучей.</p> 2024-09-18T00:00:00+03:00 Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6464 Классификация географического происхождения лекарственных трав с помощью многопараметрического спектрального анализа 2024-10-04T16:33:56+03:00 Полина Сергеевна Колодочка kolodochka.p@gmail.com Михаил Александрович Ходасевич m.khodasevich@tut.by <p>На примере ромашки аптечной, изготовленной в России и Беларуси, проведена классификация географического происхождения и производителя лекарственных трав методами многопараметрического анализа спектров оптической плотности 70 % спиртовых настоек в диапазоне длин волн 230–2600 нм. Для построения классификационных моделей применялись метод главных компонент, метод построения деревьев классификации и метод выбора спектральных переменных. Метод главных компонент позволяет существенно уменьшить размерность пространства признаков, в котором осуществляется построение деревьев классификации. Максимальное количество рассматриваемых главных компонент ограничено величиной 10, что дает возможность описать более 0,999 общей дисперсии измеренных спектров. Деревья классификации при проведении десятикратной кроссвалидации идентифицируют страну происхождения образцов в четырехмерном пространстве и производителя в трехмерном пространстве главных компонент широкополосных спектров оптической плотности с точностью более 0,93. Ранжирование спектральных переменных в порядке уменьшения модуля среднего отклонения оптической плотности от усредненной величины позволяет повысить точность классификационных моделей. Достоверная классификация географического происхождения ромашки аптечной достигается в пространстве главных компонент 20 из 2623 переменных, имеющихся в широкополосных спектрах. Точность классификации производителя была повышена до 0,94 за счет выбора 14 спектральных переменных.</p> 2024-09-23T00:00:00+03:00 Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6315 Синтез и фотокаталитическая активность гетеро структур TiO2 / Ti 2024-10-04T16:24:22+03:00 Мария Александровна Евсейчик m.yauseichyk@gmail.com Людмила Сергеевна Хорошко l.s.khoroshko@yandex.by Диана Ивановна Гаглоева artemidiana@yandex.ru Сослан Арсенович Хубежов soslan.khubezhov@gmail.com Алексей Викторович Баглов baglov@bsu.by Игорь Иванович Макоед igmak2010@yandex.by Шавкат Исроилович Маматкулов sh.mamatkulov@imssolar.uz Мария Дмитриевна Печерская mariya.pecherskaya@yahoo.com Дмитрий Владимирович Якимчук dim2yakim@gmail.com <p>Методом химического структурирования с последующим отжигом на основе титановой фольги получена гетероструктура TiO<sub>2</sub> / Ti с развитой сетчато-игольчатой поверхностью, сформированной квазиупорядоченно пересекающимися нанонитями диоксида титана со средней толщиной 55 нм. По результатам рентгеновского дифракционного анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света установлено образование на поверхности титановой фольги после химической и последующей термической обработки тонкого структурированного оксидного слоя, состоящего из смеси полиморфных модификаций TiO<sub>2</sub> – анатаза и рутила, причем анатаз является доминирующей фазой. Фотокаталитическая активность гетероструктуры TiO<sub>2</sub> / Ti в отношении модельного загрязнителя метиленового синего в водном растворе при активации УФ-излучением (365 нм) приводит к деградации 9 % красителя в течение 50 мин, что является высоким показателем для тонких пленок. Полученные структурированные фотокаталитически активные слои диоксида титана могут применяться в портативных устройствах очистки воды и воздуха, а также благодаря высокоразвитой поверхности могут стать основой для сенсорных устройств и плазмонных материалов.</p> 2024-09-30T00:00:00+03:00 Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6356 Метод математической коррекции эффекта двоения изображения после отражения от светоделительной пластины 2024-10-04T16:31:20+03:00 Антон Олегович Мартинов antonmartenov@gmail.com Глеб Святославович Литвинович litvinovichgs@yandex.by Светлана Игоревна Гуляева ms.bruchkovskaya@yandex.by Лилия Алексеевна Смоленцева lilka26@yandex.ru Игорь Владимирович Рассказов igor.rasskazov1@rsce.ru <p>При тестировании научной аппаратуры «Видеоспектральная система», разработанной для использования в рамках космического эксперимента «Ураган» на российском сегменте Международной космической станции, обнаружена проблема двоения изображения (возникновения призраков). Установлено, что данный эффект обусловлен особенностями оптической схемы аппаратуры: изображение формируется на приемной матрице в отраженном от светоделительной пластины свете. Предложен программный метод коррекции призраков на изображениях, и оценена его эффективность. Построена первичная модель формирования призраков на изображении. По результатам исследования возникновения призраков на снимках, полученных научной аппаратурой «Видеоспектральная система» при съемке коллимированного излучения точечного источника на оптическом стенде, определены более сложные законы пространственного формирования призраков по сравнению с первичной моделью, которые уточнены в новой модели. Совмещение разработанной пространственно-яркостной модели формирования призраков и рекурсивного метода их коррекции позволило устранить призраки с изображений, получаемых научной аппаратурой «Видеоспектральная система».</p> 2024-09-25T00:00:00+03:00 Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6507 Режим автоколебаний излучения лазера с резонансной фазовой нелинейностью 2024-10-04T16:35:07+03:00 Елена Валерьевна Тимощенко timoshchenko@msu.by Владимир Антонович Юревич melnikova@bsu.by <p>Представлена резонансная модель генерации полупроводникового лазера, излучающего на длинах волн ИК-диапазона, в которой учтена нелинейная фазовая перестройка резонансного материального отклика среды и поля вынужденного излучения. Схема моделирования генерации основывается на модификации уравнений Максвелла – Блоха для материалов с квантово-размерными эффектами. При условии относительно высокой концентрации квантовых точек, представляемых дипольными частицами, для этих сред типично сочетание нелинейных эффектов, вызывающих динамику фазового соотношения поля и резонансной поляризованности. К ним относят взаимное влияние ближних полей дипольных частиц, резонансную нелинейную рефракцию, оптический эффект Штарка. Результаты численного расчета и качественный анализ модели показали, что особая неустойчивость излучения обусловлена оптическим эффектом Штарка, которым поддерживается действенный уровень амплитудно-фазовой связи в схеме лазера. Продемонстрировано, что именно фактор нелинейного штарковского смещения резонансной линии усиления способен дестабилизировать устойчивые состояния лазерной системы. Во взаимосвязи с остальными механизмами фазовой нелинейности эффект Штарка порождает автомодуляционную динамику в вынужденном излучении, стимулируя интересный с практической точки зрения режим самоподдерживающихся пульсаций интенсивности.</p> 2024-10-04T14:58:45+03:00 Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6615 Моделирование высокоэнергетических электромагнитных ливней в ориентированных кристаллах 2024-10-04T16:36:30+03:00 Виктор Васильевич Тихомиров vvtikh@mail.ru Виктор Васильевич Гавриловец bycel@tut.by Александр Сергеевич Лобко lobko@inp.bsu.by Никита Сергеевич Сочивко nikitasochivko@gmail.com Сергей Леонидович Черкас cherkas@inp.bsu.by <p>Образующие электромагнитные ливни последовательности процессов излучения гамма-квантов электронами и позитронами и рождения электрон-позитронных пар гамма-квантами играют существенную роль в формировании спектров астрофизических источников жесткого излучения, прохождении космического излучения через атмосферу, а также измерении энергии электронов, позитронов и гамма-квантов электромагнитными кало­ риметрами, используемыми в физике высоких энергий и на орбитальных гамма-телескопах. Обширные теоретические и экспериментальные исследования 1950–80-х гг. показали, что при движении частиц под углами порядка градуса и менее к осям и плоскостям кристаллов процессы рассеяния, излучения и рождения пар демонстрируют когерентную природу и претерпевают качественные изменения. В зависимости от атомного номера вещества кристалла степень когерентного увеличения интенсивности излучения и вероятности рождения пар в нем достигает 10–100 раз при энергиях частиц от десятых долей до единиц тераэлектронвольта, приводя к настолько же масштабному уменьшению эффективной радиационной длины, характеризующей скорость развития ливня. Для моделирования высокоэнергетических электромагнитных ливней в ориентированных кристаллах в статье представлена программа, сочетающая развитые нами и протестированные совместно с исследователями из Университета Феррары и Национального института ядерной физики (INFN) (Италия) в Европейском центре ядерных исследований (CERN) методы описания когерентных процессов рассеяния, излучения и рождения пар в кристаллической решетке при высоких энергиях и малых отклонениях импульсов частиц от главного кристаллического направления с алгоритмами инструментария Geant4 для моделирования аналогичных процессов в приближении аморфной среды при низких энергиях и больших отклонениях импульсов частиц. Программа может быть использована как для проведения надежных расчетов характеристик электромагнитных ливней в кристаллах в настоящее время, так и для внедрения усовершенствованных теоретических подходов в целях повышения точности и производительности расчетов в будущем.</p> 2024-09-30T00:00:00+03:00 Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/6614 Вращательный рэтчет, управляемый дихотомным изменением ориентаций приложенного поля 2024-10-04T16:20:42+03:00 Ирина Викторовна Шапочкина shapoch@mail.ru Виктор Михайлович Розенбаум vik-roz@mail.ru <p>Рассмотрено однонаправленное вращение полярного ротора (вращательный рэтчет) в потенциале заторможенного вращения, управляемое дихотомными флуктуациями ориентаций электрического поля. Проведен анализ симметрии, который показал отсутствие рэтчет-эффекта при нечетном количестве ям потенциала заторможенного вращения, а также при четном количестве ям потенциала заторможенного вращения, когда средний угол флуктуирующих ориентаций электрического поля совпадает с осями симметрии потенциала заторможенного вращения. Получены аналитические выражения для средней скорости вращения ротора в двухъямном потенциале заторможенного вращения в низкотемпературном адиабатическом приближении, когда происходит прыжковое вращение и в каждом состоянии дихотомного процесса успевает установиться термодинамическое равновесие, а также в высокотемпературном приближении при произвольных частотах флуктуаций, когда тепловая энергия много больше барьера переориентаций потенциала заторможенного вращения и энергии взаимодействия дипольного ротора с электрическим полем. Показано, что в обоих случаях максимальная скорость вращения достигается при больших электрических полях, флуктуирующих по знаку, и имеет колоколообразную форму в зависимости от амплитуды угловых флуктуаций, ширину которой и наличие плато можно регулировать средним углом флуктуаций. Зависимость скорости вращения от частоты флуктуаций также имеет колоколообразную форму, широкую для стохастических дихотомных флуктуаций и узкую для детерминистических дихотомных флуктуаций, с одинаковыми линейными низкочастотными асимптотиками.</p> 2024-09-20T00:00:00+03:00 Copyright (c) 2024 Журнал Белорусского государственного университета. Физика