等离子体物理学导论L10
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等离⼦体物理学§2 等离⼦体物理学研究等离⼦体的形成、性质和运动规律的⼀门学科。
宇宙间的物质绝⼤部分处于等离⼦体状态。
天体物理学和空间物理学所研究的对象中,如太阳耀斑、⽇冕、⽇珥、太阳⿊⼦、太阳风、地球电离层、极光以及⼀般恒星、星云、脉冲星等等,都涉及等离⼦体。
处于等离⼦状态的轻核,在聚变过程中释放了⼤量的能量,因此,这个过程的实现,将为⼈类开发取之不尽的能源。
要利⽤这种能量,必须解决等离⼦体的约束、加热等物理问题。
所以,等离⼦体物理学是天体物理学、空间物理学和受控热核聚变研究的实验与理论基础。
此外,低温等离⼦体的多项技术应⽤,如磁流体发电、等离⼦体冶炼、等离⼦体化⼯、⽓体放电型的电⼦器件,以及⽕箭推进剂等研究,也都离不开等离⼦体物理学。
⾦属及半导体中电⼦⽓的运动规律,也与等离⼦体物理有联系。
⼀发展简史19世纪以来对⽓体放电的研究;19世纪中叶开始天体物理学及20世纪对空间物理学的研究;1950年前后开始对受控热核聚变的研究;以及低温等离⼦体技术应⽤的研究,从四个⽅⾯推动了这门学科的发展。
19世纪30年代英国的M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等⼈相继研究⽓体放电现象,这实际上是等离⼦体实验研究的起步时期。
1879年英国的W.克鲁克斯采⽤“物质第四态”这个名词来描述⽓体放电管中的电离⽓体。
美国的I.朗缪尔在1928年⾸先引⼊等离⼦体这个名词,等离⼦体物理学才正式问世。
1929年美国的L.汤克斯和朗缪尔指出了等离⼦体中电⼦密度的疏密波(即朗缪尔波)。
对空间等离⼦体的探索,也在20世纪初开始。
1902年英国的O.亥维赛等为了解释⽆线电波可以远距离传播的现象,推测地球上空存在着能反射电磁波的电离层。
这个假说为英国的E.V.阿普顿⽤实验证实。
英国的D.R.哈特⾥(1931)和阿普顿(1932)提出了电离层的折射率公式,并得到磁化等离⼦体的⾊散⽅程。
1941年英国的S.查普曼和V.C.A.费拉罗认为太阳会发射出⾼速带电粒⼦流,粒⼦流会把地磁场包围,并使它受压缩⽽变形。
等离子体物理学理论姓名:摘要:本文简要介绍了等离子体的概念,等离子体的发展史,等离子体按焰温度和所处状态的分类,并且例举了在地球上和地球外的常见等离子体,也简单介绍了等离子体在冶炼、喷涂、焊接、刻蚀、隐身和核聚变各个方面的应用。
另外,对等离子体的现状做了介绍,对其前景也做了展望。
而主要介绍了等离子体物理学的理论,包括粒子轨道理论,磁流体力学和等离子体动力论三个方面,并一一展开详细介绍了这三个理论,最后得出三大理论相互联系的结论。
关键词:等离子体;粒子轨道理论;漂移;等离子体动力论;湍流;孤立子;等离子体中波;引言:大家早已熟知物体的固体、液体和气体三态。
将固体加热到熔点时,粒子的平均动能超过晶格的结合能,固体会变成液体;将液体加热到沸点时,粒子的动能会超过粒子之间的结合能,液体会变成气体。
如果把气体进一步加热,气体则会部分电离或者完全电离,则原子变成离子。
如果正离子和负离子数目相等即为等离子体。
自20世纪50年代以来,等离子体物理学已发展成为物理学的一个十分活跃的分支。
在实验上,已经取得很大的成就。
在理论上,利用粒子轨道理论、磁流体力学和动力论已经阐明等离子体的很多性质和运动规律,相信随着人们对等离子体性质研究的不断深入,我们会能够将其应用在更多领域。
一.等离子体概念从广义上说,等离子体是泛指一些具有足够的能量自由的带电粒子,其运动以受电磁场力作用为主的物质,例如,半导体、电解液都是等离子体。
从狭义上讲,等离子体是普通气体温度升高时,气体粒子的热运动加剧,使粒子之间发生强烈碰撞,大量原子或分子中的电子被撞掉,当温度高达百万开到1亿开,所有气体原子全部电离.电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等.这种高度电离的、宏观上呈中性的气体叫等离子体【1】。
等离子体又叫做电浆,它广泛存在于宇宙中,常被视为是除去固﹑液﹑气外,物质存在的第四态。
二.等离子体的发展简史【1】--19世纪30年代英国的M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等人相继研究气体放电现象。