Физика плазмы - Реферат

Плазма - частично или полностью ионизированный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов). Плазма иногда называется четвертым (после твердого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества.плазма магнитогидродинамический неустойчивостьБурное развитие физики плазмы в 1950 - 1960 гг. в основном было связано с развертыванием работ, направленных на решение проблемы управляемого термоядерного синтеза и магнитогидродинамического преобразования тепловой энергии в электрическую. Интерес человечества к изучению околоземного космического пространства, планет солнечной системы и большого разнообразия астрофизических объектов, стимулировавшийся созданием совершенных космических обсерваторий, привел к пониманию неоспоримого факта, что плазма - это естественное состояние вещества во Вселенной. Действительно, плазмой называют ионизованный газ, в котором атомы (все или значительная их часть) потеряли по одному или по несколько принадлежащих им электронов и превратились в положительные ионы. Методы описания коллективного взаимодействия частиц в плазме к настоящему времени апробированы на большом числе лабораторных и астрофизических приложений и служат надежной основой всех современных исследований по плазме. Иными словами, значительное разделение зарядов может происходить лишь в области размером, Физический смысл можно уточнить, рассматривая экранирование электрического поля в плазме.Внутренняя энергия плазмы складывается из кинетических энергий ионов и электронов и из энергии их электростатического кулоновского взаимодействия (в плазме, нагретой до релятивистских температур, нужно учитывать и магнитное взаимодействие). Поэтому, как правило, плазму можно считать идеальным газом, если e2n1/3<<T . Таким образом, условие идеальности плазмы можно записать через число частиц в объеме с размерами порядка дебаевской длины. Ниже прямой, где условие не выполнено, плазма уже не является газом, а, скорее, напоминает жидкость, статистическая термодинамика которой с трудом поддается изучению. Классификация видов плазм: БК-вырожденный электронный газ в белых карликах; ГР - плазма газового разряда; И - плазма ионосферы; МГД - плазма в магнитогидродинамических генераторах; МП-плазма в магнитосферах пульсаров; С-плазма в центре Солнца; СВ - плазма солнечного ветра; СК-плазма солнечной короны; ТЯП-Л - плазма в условиях лазерного термоядерного синтеза; ТЯП-М - плазма в термоядерных магнитных ловушках; ЭГМ-электронный газ в металлах.В плазме могут возбуждаться колебания, для которых является существенным взаимодействие с отдельными группами частиц (резонансные частицы). В основе кинетической неустойчивости плазмы лежит возбуждение колебаний или волн отдельными группами резонансных частиц, которые в неравновесной плазме могут служить энергетическим резервуаром для неустойчивости. При наличии в плазме достаточно интенсивного пучка электронов функция распределения по скоростям f0 имеет второй максимум при скорости, соответствующей средней скорости частиц пучка v0 (точка 2 на рис. Развитие пучковой неустойчивости плазмы сопровождается разбиением электронного пучка на сгустки и группировкой его частиц в области тормозящих фаз электрического поля неустойчивой плазменной волны. Условие резонансного взаимодействия волн и частиц при нормальном эффекте Доплера (?-k||v||=?n) означает, что частота волн со с учетом доплеровского сдвига ??=?v||/c=k||v|| Гц (т.е. в системе K, движущейся вместе с частицей со скоростью v||) совпадает с циклотронной частицей ?н (k|| - проекция волнового вектора на направление внешнего магнитного поля ,v|| - компонент скорости вдоль поля).На фоне такой модуляции возникает параметрическая связь волн малой амплитуды (пробные волны), и амплитуда этих волн нарастает со временем по экспоненциальному закону. Суть ее заключается в том, что при наличии в плазме волны накачки a(t,r)=?cos(k0r-?0t) с волновым вектором k0 и частотой ?0 одновременно нарастают две волны с частотами и волновыми векторами ?1, k1 и ?2, k2, удовлетворяющими условиям параметрического резонанса (распадным условиям): ?0=?1 ?2, k0=k1 k2. Рассматривая колебания плазмы как газ квазичастиц, обладающих энергией ?? и импульсом ?k, можно наглядно интерпретировать распадные условия как законы сохранения энергии и импульса при распаде кванта с энергией ??0 и импульсом ?k0 на два других (??1, ?k1) и (??2, ?k2). При наличии в неизотермической (Te>>Ti, где Те, Ті - температуры электронов и ионов плазмы) плазме ионно-звуковой волны ленгмюровские колебания происходят на фоне медленных вариаций плотности плазмы, вызванных такой волной. Поскольку число ленгмюровских квантов ~W/?p [W=E2/4?-плотность энергии ленгмюровских колебании, Е - амплитуда колебаний электрического поля в ленгмюровской волне, - их частота, n0 - концентрация электронов] должно сохраняться, то модуляция плотности плазмы сопровождается модуляцией интенсивности ленгмюровских колебаний.

Содержание

Введение

Глава 1. Описание плазмы

1.1 Понятие о плазме

1.2 Классификация плазмы

Глава 2. Неустойчивости плазмы

2.1 Кинетические неустойчивости

2.2 Параметрические неустойчивости

2.3 Магнитогидродинамические неустойчивости

2.4 Неустойчивость плазмы в реакции термоядерного синтеза

Заключение

Список литературы