1. (1)等离子体作为物质的第四态，它有哪些基本属性（包括等离子体的存在条件）；(2)试举例说出一些自然界和实验室里处于等离子体态的物质。(3)等离子体集体行为（集体效应）产生的物理原因
答：（1）特征：①是准中性气体：正、负带电粒子在电量上基本平衡 （呈电中性）， ne≈∑Zini ne表示电子密度，ni表示i价离子的密度 。②表现出集体行为：带电粒子之间存在着库仑静电力(长程力：电荷运动，正、负电荷局部集中产生电、磁场，然后影响远处粒子) 电磁力和万有引力两种长程力③产生德拜屏蔽：在等离子体中引入任何静态的外加电场都会引起等离子体中自由电荷的重新分布，从而使外电场在等离子体中存在被限制在某一空间尺度内。（德拜半径：λD=(KTe/4πne2)2）
（2）存在条件：①空间尺度要求 ：等离子体线度远大于德拜长度：λD << L②时间尺度要求：等离子体碰撞时间、存在时间远大于特征响应时间：t >> tp③集合体要求：在德拜球中粒子数足够多，具有统计意义：ND ＝ ne (4 plD3 /3 ) >> 1
（3）由于等离子体中的自由电荷到处运动，它们能引起正电荷或负电荷的局部集中，从而在等离子体中产生磁场；电荷的运动也会引起电流，从而在等离子体中产生电场。这些电磁场在等离子体中传播开来，会影响到远处其他电荷的运动。
2.(1)试从等离子体的参数范围（密度、温度）和学习等离子体物理所需的物理基础两个方面，给出等离子体物理学的特点。(2) 等离子体物理学科的发展简史。
(1)
(2)发展简史：19世纪30年代起：放电管中电离气体，现象认识；建立等离子体物理基本理论框架
20世纪50年代起：受控热核聚变；空间技术；等离子体物理成为独立的分支学科
20世纪80年代起：气体放电和电弧技术发展应用；低温等离子体物理发展
3.(1)等离子体按其温度分为哪两类？(2)在当今等离子体物理学有哪些重要的应用领域？
等离子体(plasma)
1.定义
等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。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。
等离子体——物质的第四态
等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体”（plasma）一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。
等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。等离子体温度分别用电子温度和离子温度表示，两者相等称为高温等离子体；不相等则称低温等离子体。低温等离子体广泛运用于多种生产领域。例如：等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑芯片中的时刻运用，让网络时代成为现实。
等离子体发生器
高温等离子体只有在温度足够高时发生的。恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99%。低温等离子体是在常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。低温等离子体可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。
2.获取
等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。
3.原理
等离子体是不同于固体、液体和气体的物质第四态。物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。当被加热到足够高的温度或其他原因，外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，就像下课后的学生跑到操场上随意玩耍一样。电子离开原子核，这个过程就叫做“电离”。这时，物质就变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的、一团均匀的“浆糊”，因此人们戏称它为离子浆，这些离子浆中正负电荷总量相等，因此它是近似电中性的，所以就叫等离子体。
3.意义
等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。
等离子体综述
摘要
对等离子体、平均自由程、德拜长度等一些概念做了详细述说。主要是分析了各种郎缪尔探针的优劣，及评价探针结构优劣的理论依据，最终得到最优化探针结构。
一、引言
1.等离子体
“等离子体”其本意是电离状态气体正负电荷大体相等，整体上处于电中性。是气态下继续加热得到的一个状态。我们知道，物质的温度实际上是用来描述其内部粒子运动的剧烈程度的，当气体温度很高时，气体的物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样，物质就变成由相互作用并自由运动的电子和正离子组成的混合物。物质的这种存在状态被称为物质的第四态，即等离子体态。
等离子体中并不是所有的原子都会被离子化：工艺过程中用到的冷等离子体仅仅有1-10%被离子化，余下的气体仍然保持为中性原子或分子。在更高的温度，例如热核研究，等离子体完全离化。
通常来说，粒子流是处于热平衡的，意味着原子或分子具有麦克斯韦速率分布
f(v)=A𝑒−(12⁄𝑚𝑣2𝐾𝑇⁄)（1）
A是标准因子，K是玻尔兹曼常数。T是温度，它决定了分布宽度。
在等离子体中，离子、电子和中性粒子具有自己的温度：Ti， Te， Tn。三种粒子能互相渗透，但不能充分地碰撞从而使三种粒子等温。这是由于相对于大气压下的气体，等离子体密度非常低。但是每种粒子能和自己充分碰撞从而获得麦氏分布。非常热的等离子体可能不是麦氏分布了，这个时候需要“能动理论”解释。为了方便，表示温度一般用电子电压（eV）。典型低温等离子体电子温度是1~10eV，1eV=11,600K。
等离子体被普遍认为非常难理解，相对于流体动力学或电磁学来说确实是这样。等离子体作为带电粒子流，既有粒子间的相互碰撞又会受到电场或磁场的长程力影响。还有一个原因是，大部分的等离子体相当稀薄和热以至于不能视为连续的流体。典型低温等离子体密度值是108-1012cm-3。
2.德拜长度和鞘层
等离子体是带电粒子流，它以一种复杂的方式满足麦克斯韦方程组。等离子体中电场和磁场控制带电粒子的轨道。同时，带电粒子的移动能形成电荷团，从而产生电场或电流，进而产生磁场。
１． (1)等离子体作为物质的第四态，它有哪些基本属性（包括等离子体的存在条件）；(2)试举例说出一些自然界和实验室里处于等离子体态的物质。(3)等离子体集体行为（集体效应）产生的物理原因
答：（1）特征：
①是准中性气体：正、负带电粒子在电量上基本平衡 （呈电中性）， ne≈∑Zini ne表示电子密度，ni表示i价离子的密度 。
②表现出集体行为：带电粒子之间存在着库仑静电力(长程力：电荷运动，正、负电荷局部集中产生电、磁场，然后影响远处粒子) 电磁力和万有引力两种长程力
③产生德拜屏蔽：在等离子体中引入任何静态的外加电场都会引起等离子体中自由电荷的重新分布，从而使外电场在等离子体中存在被限制在某一空间尺度内。（德拜半径：λD=(KTe/4πne2)2）
（2）存在条件：(书上P8也有详解)
①空间尺度要求 ：等离子体线度远大于德拜长度：λD << L
②时间尺度要求：等离子体碰撞时间、存在时间远大于特征响应时间：
t >> tp
③集合体要求：在德拜球中粒子数足够多，具有统计意义：
ND ＝ ne (4 plD3 /3 ) >> 1
（3）由于等离子体中的自由点和导出运动，他们能引起正电荷或负电荷的局部集中，从而在等离子体中产生电场；电荷的运动也会引起电流，从而在等离子体中产生磁场，这些电磁场在等离子体重传播开来，会影响到远处其他电荷的运动。
２． (1)试从等离子体的参数范围（密度、温度）和学习等离子体物理所需的物理基础两个方面，给出等离子体物理学的特点。(2) 等离子体物理学科的发展简史。
答：等离子物理学的特点是：参数范围广泛，密度跨越30个量级，们度跨越7个量级.物理基础：经典力学-单粒子运动；电动力学-等离子体的回旋辐射，韧致辐射；立体力学-等离子体的流动、波动；量子力学-等离子体的线辐射；统计力学-平衡或非平衡时等离子体的物性和演化 发展简史：19世纪30年代起
