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爱游戏平台官网入口:等离子体物理 什么是等离子体?

  即便没有学过物理,咱们也会了解固体、液体和气体。而关于等离子体,好像人们常听到这个词,但一起又很生疏,不太了解。实际上,等离子体间隔咱们并不悠远。例如,火焰是间隔咱们日子最近的等离子体,简直每天都能见到。

  把目光看的更远,地球大气的电离层便是等离子体。太阳也每时每刻向外喷发等离子体——太阳风。到了星际空间,等离子体就更遍及了,世界的绝大部分物质形状都是等离子体。

  等离子体都有一个一起特色:原子的电子被剥离,形成了电离气体。但这不意味着电离气体便是等离子体。关于等离子体能够给出如下两种界说:

  界说1():等离子体是由部分电子被掠夺后的原子及原子团被电离后发生的正负离子组成的离子化气体状物质,标准大于德拜长度的微观电中性电离气体,其运动首要受电磁力分配,并表现出明显的团体行为。

  界说2:等离子体是带电粒子和中性粒子组成的表现出团体行为的一种准中性气体。

  经过以上界说能够看出,只要正负离子是不可的,成为等离子体还需要其他条件,接下来咱们逐个剖析这些特征:

  。等离子体作为一个全体,各带电粒子之间不能彻底分裂,这一点在任何一种物态中均是如此。咱们能够类比一下其他物态,例如,固体各粒子之间由化学键相连,液体之间包含了很多分子间相互作用,气体分子经过“磕碰”传递相互作用。而等离子体因为正负电荷的特别性质,它能够经过电磁相互作用互相影响。而且,因为电磁相互作用是一种长程力,然后部分的运动也会导致“团体”行为。

  。尽管等离子体包含了游离的电子和离子,但作为一个全体仍是电中性的。而且,这个词还包含了更深入的含义。

  试想,在等离子体中刺进电极(如图2-1),因为正负粒子都是自在的,所以正极邻近会集合很多负离子(或电子),负极负极会集合很多正离子。它们把电极包裹起来,中和上面的电荷,在满意远的当地来看,正负电势好像是不存在的——它们被屏蔽了。因而,该等离子体的大部分区域不会遭到外来电势的影响。这是一种特别的“中性”。咱们界说屏蔽间隔为,

  这一长度称为德拜长度。其间n为等离子体数密度(等于正负粒子数密度)。K为玻尔兹曼常数,T为等离子体温度。

  依据以上剖析,咱们能够将等离子体的特征总结为更直观的数学方式。即等离子体有必要满意的三个条件为:

  以下例举了部分等离子体密度n和温度(或能量)KT(来源于《等离子体物理学导论》)。经过下面的比如能够对等离子体有更深入的知道。

  图中N_D每隔10倍取一个值,从1取到10^5。能够发现,这些典型的等离子体对应的点均在N_D=1的上方,对应N_D\gg1的区域。

  图3-2画出了不同的德拜长度对应的曲线,\lambda_D从0.01cm取到100cm,每10倍取一个值。

  咱们举例说明这些点确实是契合等离子体判据的:如关于火焰来说,n=10^5 cm^{-3},KT=10^{-1} eV,对应的\lambda_D在0.01cm到0.1cm之间,而即便火柴的火焰至少1cm以上了。再例如星际空间,图中最左边的点在\lambda_D=100cm邻近,这远小于星际空间的标准。


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