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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。
思考题1.1 电离气体必定是等离子体吗？反过来呢？答：电离气体不必定是等离子体，反过来也不必定。
1.2 试就高温、低温、高密度、低密度等离子体各举一例。
答：磁拘束受控热核聚变等离子体是高温等离子体，电弧等离子体是低温等离子体，太阳内部等离子体是高密度等离子体，电离层等离子体是低密度等离子体。
1.3 德拜障蔽效应必定要有异性离子存在吗？答：不必定，完整由电子组成的非中性等离子体也拥有德拜障蔽效应。
1.4 用电子德拜长度表示等离子体的德拜长度的前提是什么？答：主假如所考虑问题的时间尺度应小于离子的响应时间，离子不可以响应。
1.5 因为德拜障蔽，带电粒子的库仑势被限制在德拜长度内，这能否意味着粒子与德拜球外粒子无互相作用？为何？答：有，可是表现为集体互相作用，实质上障蔽自己能够视为互相作用的传达过程，粒子对德拜球外的粒子的互相作用，经过四周障蔽粒子的传达而作用。
1.6关于完整由同一种离子组成的非中性等离子体，能够有德拜障蔽的观点吗？答：相同有，但此时是指在均衡状态下，系统对电扰动的障蔽作用。
1.7惯例等离子体拥有不容忍内部存在电场的禀性，这能否意味着等离子体内部不行能存在很大的电场，为何？答：不必定，在小于德拜长度的空间尺度中，能够存在局域很强的电场，在比等离子体特点响应时间小的时间尺度中，能够存在刹时的强电场。
1.8 在电子集体振荡的模型中，若初始时不是全部电子与离子产生疏别而是部分电子，则振荡频次会发生变化吗？假如变化，怎样解说？答：从方程上看，此时的振荡频次仿佛会减小，马上电子密度换成分别电子密度，假如这样，集体振荡频次就不是等离子体的一种特点频次，因为与振荡扰动的幅度有关。
但事实上这样办理是不对的，部分电子与离子分离的状况应用此模型没法进行。
因为当部分电子分别时，未分别的电子同样会运动，使得电场会增大，结果使振荡频次仍旧是等离子体频次。
1.9 粒子之间的碰撞是中性气体中粒子互相作用的独一门路，在等离子体中也这样吗？粒子间能量动量互换还有什么门路？答：等离子体中粒子间能量、动量互换门路除碰撞外，还能够经过很多集体互相作用形式，如不稳固性、粒子－波－粒子作用等。
