PlasmaPhysics

Физика плазмы — раздел физики, изучающий свойства и поведение плазмы, в частности, в магнитных полях. Поскольку речь идёт о макроскопическом поведении частично или полностью ионизованной сплошной среды, физику плазмы можно считать и подразделом физики сплошных сред.

устойчивость плазмы во внешних полях
волны в плазме
электрические, магнитные и оптические свойства плазмы
диффузия, проводимость и другие кинетические явления в плазме
динамика плазмы с вмороженным в неё магнитным полем (магнитогидродинамика)
плазма в космосе (ионосфера, структура звёзд, плазма в межзвёздном и межгалактическом пространстве)
удержание плазмы в магнитных ловушках; управляемый термоядерный синтез

Плазма — квазинейтральный газ заряженных частиц. Квазинейтральность означает, что сумма положительных зарядов примерно равна сумме отрицательных зарядов. Но если в рассматриваемой системе важную роль играют коллективные эффекты (согласованное движение многих частиц) с кулоновским взаимодействием, то такую систему тоже называют плазмой:

1. частично (не полностью) ионизованная плазма - присутствует значительная доля нейтральных атомов;

2. заряженная (ненейтральная) плазма — суммарный положительный заряд частиц сильно отличается от суммарного отрицательного;

3. электронно-дырочная плазма в полупроводниках

Далее мы рассматриваем только квазинейтральную электрон-ионную плазму.

Расстояние между частицами в плазме можно оценить по формуле:

В квантовой механике состояние квантовой частицы описывается некоторой функцией, называемой волновой. В каждом состоянии квантовая частица обладает энергией E и импульсом p. Длина волны, равная h/p называется де-бройлевской длиной волны квантовой частицы; h - постоянная Планка.

Понятие волны, связанной с частицей, было впервые введено в 1924 г. де-Бройлем.

Классической плазмой, называют такую, где расстояние между частицами много больше длины де-Бройля. В такой плазме частицы можно рассматривать как точечные заряды.

Вырожденная плазма, плазма в которой сравнима длина де-Бройля с расстоянием между частицами. В такой плазме необходимо учитывать квантовые эффекты взаимодействия между частицами.

Так как температуру плазмы можно оценить по формуле

то при большей температуре плазма классическая.

W_E- энергия кулоновского взаимодействия частиц.

Условие идеальности записывается по разному для классической и вырожденной плазмы:

Вырожденная плазма. Т. к. электроны - это ферми-газ, то

Т. к. каждый электрон занимает объем обратно пропорциональный концентрации, с линейным размером

Из принципа неопределенности его импульс будет

5. Дебаевский радиус и экранировка в плазме.

Внешнее электрическое поле не может проникнуть глубоко в плазму. Это происходит из-за того, что заряды в плазме экранируют друг-друга. Глубина на которую проникает поле в плазму называют радиусом Дебая. Радиус Деба́я (или длина Дебая) — характерное расстояние на котором происходит экранирование внешнего электрического поля заряженными частицами плазмы. Названо по имени голландского физика Петера Дебая. Радиус Дебая также равен максимальному расстоянию на котором ещё может происходить разделение зарядов в плазме, т.е. нарушаться квазинейтральность плазмы.

Радиус Дебая находят по формуле

где T_e и T_i температура электронов и ионов в плазме соответственно.

Создатель сайта надеется, на дальнейшее развитие этого проекта и будет узнать о Ваших замечаниях и предложениях. Пишите мне.