電漿波

電漿波

電漿中粒子的各種集體運動模式。在電漿中,熱壓強、靜電力和磁力起著準彈性恢復力的作用,導致聲波、各種模式的靜電波(縱波)、電磁波(橫波)以及它們的混雜波。又由於電子與離子的質量相差懸殊,對電磁場的回響不同,再加上電漿的分布空間不均勻、速度空間的不均勻以及各向異性等因素,使各電漿中波動的模式極其複雜多樣。

基本介紹

  • 中文名:電漿波
  • 外文名:plasma
  • 用途:可作為一種診斷手段
  • 理論:已形成較完整理論
  • 釋義:粒子的各種集體運動模式
用途,理論,

用途

電漿中許多現象與過程的機制都與其中的波和不穩定性有關;電漿波又是一種診斷手段,可以通過電漿波探測電漿的各種物理參數;高強度的波還可用於電漿的加熱、電流驅動等;電磁波在電離層中傳播和反射的知識對保證和改善無線電通訊的質量至關重要,等等。這些都使得電漿波的研究成為電漿物理中的重要組成部分。
如果在電漿中產生了局部的電荷分離,則在庫侖力作用下將引起靜電振盪(見電漿頻率)。一定的溫度賦予電子熱壓強,使振盪得以在電漿內部傳播形成靜電縱波,稱為朗繆爾波。
電漿中可以傳播電磁波,但有一個截止頻率(電漿頻率),低於此頻率的電磁波將被全反射,不能進入電漿傳播(電離層可以反射外太空低於電離層截止頻率的電磁波,保護地球生命)。假設電漿是不均勻的,那么電漿內部產生的波比最外層電漿的截止頻率低的波都不能逃逸出電漿。
與中性氣體中的聲波相仿,在電漿中的離子聲波也是以熱壓強為恢復力的,但因電子與離子的熱速度不同,微小的電荷分離會引起靜電場,使電子與離子的運動耦合起來,一起振盪,形成離子聲波。
有外磁場存在時電漿是各向異性的,其中的波動模式要複雜得多 。 對於理想導電的流體,磁力線會“凍結”於其上,像一根根繃緊的彈性弦,橫向的擾動可以沿磁力線傳播,形成剪下阿爾文波。在磁流體中除熱壓強外,磁場也會產生側向的壓力稱為磁壓力,在這兩種壓力耦合作用下形成的波動模式稱為磁聲波,有快、慢之分。 此外還有離子和電子的迴旋波,以及哨聲波(其高頻部分的群速比低頻部分大,聽到的音調先高后低,宛如哨音,故名)等等。

理論

電漿波的線性理論已經比較系統完整。電漿中還存在著豐富多樣的非線性波 。 如各種大幅度波、衝擊波、孤立波等,以及波與波、波與粒子間的非線性相互作用,有關的研究方興未艾。

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