2022-06-02 20:02:50

等离子体波 免费编辑 添加义项名

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等离子体中粒子的各种集体运动模式。在等离子体中,热压强、静电力和磁力起着准弹性恢复力的作用,导致声波、各种模式的静电波(纵波)、电磁波(横波)以及它们的混杂波。又由于电子与离子的质量相差悬殊,对电磁场的响应不同,再加上等离子体的分布空间不均匀、速度空间的不均匀以及各向异性等因素,使各等离子体中波动的模式极其复杂多样。

基本信息

  • 中文名称

    等离子体波

  • 外文名称

    plasma

  • 用途

    可作为一种诊断手段

  • 理论

    已形成较完整理论

  • 释义

    粒子的各种集体运动模式

目录

折叠 编辑本段 用途

等离子体中许多现象与过程的机制都与其中的波和不稳定性有关;等离子体波又是一种诊断手段,可以通过等离子体波探测等离子体的各种物理参数;高强度的波还可用于等离子体的加热、电流驱动等;电磁波在电离层中传播和反射的知识对保证和改善无线电通讯的质量至关重要,等等。这些都使得等离子体波的研究成为等离子体物理中的重要组成部分。

如果在等离子体中产生了局部的电荷分离,则在库仑力作用下将引起静电振荡(见等离子体频率)。一定的温度赋予电子热压强,使振荡得以在等离子体内部传播形成静电纵波,称为朗缪尔波。

等离子体中可以传播电磁波,但有一个截止频率(等离子体频率),低于此频率的电磁波将被全反射,不能进入等离子体传播(电离层可以反射外太空低于电离层截止频率的电磁波,保护地球生命)。假设等离子体是不均匀的,那么等离子体内部产生的波比最外层等离子体的截止频率低的波都不能逃逸出等离子体。

与中性气体中的声波相仿,在等离子体中的离子声波也是以热压强为恢复力的,但因电子与离子的热速度不同,微小的电荷分离会引起静电场,使电子与离子的运动耦合起来,一起振荡,形成离子声波。

有外磁场存在时等离子体是各向异性的,其中的波动模式要复杂得多 。 对于理想导电的流体,磁力线会"冻结"于其上,像一根根绷紧的弹性弦,横向的扰动可以沿磁力线传播,形成剪切阿尔文波。在磁流体中除热压强外,磁场也会产生侧向的压力称为磁压力,在这两种压力耦合作用下形成的波动模式称为磁声波,有快、慢之分。 此外还有离子和电子的回旋波,以及哨声波(其高频部分的群速比低频部分大,听到的音调先高后低,宛如哨音,故名)等等。

折叠 编辑本段 理论

等离子体波的线性理论已经比较系统完整。等离子体中还存在着丰富多样的非线性波 。 如各种大幅度波、冲击波、孤立波等,以及波与波、波与粒子间的非线性相互作用,有关的研究方兴未艾。

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