電漿中除了波和粒子相互作用（見電漿中波和粒子相互作用）之外，另一類集體相互作用就是波和波相互作用。根據相互作用的性質可以分成相干和湍流兩種情形。如果波的相位作迅速無規改變，則認為是湍流的，否則便是相干的。最低一級的波和波相互作用是三波相互作用，當三個波的頻率和波矢滿足共振條件電漿中波和波相互作用時相互作用最強。如果這個條件不滿足,則應考慮四波或更多波的共振相互作用(見電漿中的波)。
基本介紹
- 中文名：電漿中波和波相互作用
- 所屬學科：物理學
介紹
電漿中除了波和粒子相互作用（見電漿中波和粒子相互作用）之外，另一類集體相互作用就是波和波相互作用。根據相互作用的性質可以分成相干和湍流兩種情形。如果波的相位作迅速無規改變，則認為是湍流的，否則便是相干的。最低一級的波和波相互作用是三波相互作用，當三個波的頻率和波矢滿足共振條件時相互作用最強。如果這個條件不滿足,則應考慮四波或更多波的共振相互作用(見電漿中的波)。
電漿中波和波相互作用
在相干情形用波振幅來描述波隨時間的發展。如果可以近似認為均勻體系中只有三個波，那么三波相互作用的動力學方程就有精確解。解有兩種類型，一種類型是三個波的波能符號是一樣的。如果初始高頻振盪的振幅遠大於兩個低頻振盪的振幅，那么高頻振盪的振幅隨時間變小,而低頻振盪的振幅隨時間增加,這個過程的開始階段稱為衰變不穩定性。入射電磁波引起的電漿中各種模的參量激發，例如布里淵散射、喇曼散射、電磁波衰變成電子電漿波和離子聲波等等，都是衰變不穩定性的例子。由於它們在雷射聚變和電漿加熱等領域內有重要套用，因此無論在理論上還是實驗上都進行了廣泛的研究。另一種是三個波中有負能波，這時波的振幅會在有限時間內趨於無限，叫做爆炸不穩定性，當然實際上振幅會被某種飽和機制所限制。
如果體系處於弱湍流狀態，由於波振幅相位迅速改變，描述波振幅的演化已沒有多大意義，這時一般用波能的系綜平均值來描寫。相互作用與相干情形有一些不同，首先這裡耦合時間尺度正比于波的能量，而在相干情形里正比于波的振幅，因此在弱湍流情形非線性發展要慢得多。另一個不同點是弱湍流情形三波相互作用過程是不可逆的，可以將波振幅的二次方與該波的準粒子數聯繫起來，並且由三波相互作用的動力學方程可以證明這個準粒子體系的熵是單調增加的。弱湍流中的波和波相互作用是一個很重要的非線性相互作用，能夠引起能量在頻譜中的再分布，對於不穩定波它可以是一個飽和機制。
