Advanced Topics in Contemporary Physics for Engineering: Nanophysics, Plasma Physics, and Electrodynamics

این کتاب موضوعات پیشرفته در فیزیک معاصر را برجسته می کند، پیشرفت های هیجان انگیز و اشکال جدید تفکر در زمینه های در حال تکامل را با تأکید بر پدیده های طبیعی و کاربردهای مهندسی مدرن مورد بحث قرار می دهد. این ماده برای تفکر و تمرین در نانوفیزیک، فیزیک پلاسما، و الکترودینامیک فراهم می کند.

نانوفیزیک و پلاسما مناطق فیزیکی هم افزایی هستند که در آن کل بیش از مجموع اجزا (کوانتومی) است. اتمی و مولکولی، الکترودینامیک، فوتونیک، ماده متراکم، ترمودینامیک، پدیده های انتقال). نویسندگان بر مفاهیم اساسی و پیچیده‌تر تأکید می‌کنند و محتوا را در دسترس و چالش برانگیز می‌سازند. خواص و پدیده های فیزیکی در مقیاس نانو زیر چتر فیزیک کوانتومی توضیح داده می شوند. پیشرفت‌های حاصل شده در دانش فیزیکی جهان نانو، و اندازه‌شناسی آن، همراه با دستاوردهای تجربی که مطالعات نیروهای ضعیف شدید موجود در مقیاس‌های نانو یا زیر میکرون را بیشتر کرده است، مورد توجه قرار می‌گیرد. با توجه به اینکه خواننده قبلاً دانش اولیه اولیه در مورد آن را دارد، کتاب به طور مفصل بر روی تنوع کاربردها در فناوری نانو و ابزار دقیق تمرکز نمی کند. همچنین مقدمه ای بر پدیدارشناسی جهان پلاسما، مبانی ریاضیات پیشرفته اعمال شده در میدان الکترومغناطیسی، نیروهای طولی در خلاء، مفاهیم مارپیچ و پیچش توپولوژیکی، نمایش SU(2) معادلات ماکسول، نمایش دو بعدی میدان الکترومغناطیسی، استفاده از مشتق کسری، و دینامیک ارگونتروپیک. فصول شامل تئوری، کاربردها، منابع کتابشناختی، و تمرین های حل شده است.

هم افزایی موضوعات کتاب پتانسیل آنها را در مسائل مهم، مانند رهایی انسان از موانع تحمیل شده توسط انرژی، نشان می دهد. و وابستگی های آنتروپیک و نفوذ به قلمرو نیروهای ضعیف در مقیاس نانو. این کتاب هم دانشجویان فوق‌لیسانس و هم دانشمندان بالغ را برای اجرای پروژه‌های علمی و فناوری جدید تشویق می‌کند.

This book highlights cutting-edge topics in contemporary physics, discussing exciting advances and new forms of thinking in evolving fields with emphases both on natural phenomena and applications to modern engineering. It provides material for thought and practice in nanophysics, plasma physics, and electrodynamics.

Nanophysics and plasmas are synergic physical areas where the whole is more than the sum of the parts (quantum, atomic and molecular, electrodynamics, photonics, condensed matter, thermodynamics, transport phenomena). The authors emphasize both fundamentals and more complex concepts, making the contents accessible as well challenging. Nanoscale properties and physical phenomena are explained under the umbrella of quantum physics. Advances made in the physical knowledge of the nanoworld, and its metrology are addressed, along with experimental achievements which have furthered studies of extreme weak forces present at nano- or sub-micron scales. The book does not focus in detail on the diversity of applications in nanotechnology and instrumentation, considering that the reader already has basic prior knowledge on that. It also covers an introduction to plasma universe phenomenology, the basics of advanced mathematics applied to the electromagnetic field, longitudinal forces in the vacuum, concepts of helicity and topological torsion, SU(2) representation of Maxwell equations, 2D representation of the electromagnetic field, the use of the fractional derivative, and ergontropic dynamics. The chapters include theory, applications, bibliographic references, and solved exercises.

The synergies of the book’s topics demonstrate their potential in critical issues, such as relieving humans from barriers imposed by energetic and entropic dependencies and penetrating the realm of weak forces at the nanoscale. The book will boost both post-graduate students and mature scientists to implement new scientific and technological projects.