Plasma physics. Fundamentals of Plasma Physics

Ang mga oras kung kailan ang plasma na nauugnay sa amin ng isang bagay na hindi tunay, hindi kayang unawain, kapani-paniwala, ay katagal nawala. Ngayon konseptong ito ay malawakang ginagamit. Ang plasma na ginagamit sa industriya. Ang pinaka-mapaglunggati ng paggamit nito sa lighting technology. Halimbawa - gas discharge lamps, nag-iilaw sa kalye. Ngunit sa fluorescent lamp ay naroroon. Ito ay din sa electric hinang. Pagkatapos hinang arc - ay ang plasma nabuo sa pamamagitan ng plasma tanglaw. Isa sa maaaring sipiin maraming iba pang mga halimbawa.

Plasma Physics - ay isang mahalagang sangay ng agham. Samakatuwid ito ay kinakailangan upang maunawaan ang mga pangunahing mga konsepto na may kaugnayan sa ito. Ito ang paksa ng aming mga artikulo.

Kahulugan at mga uri ng plasma

Ano ang plasma? Pagtukoy sa physics ay ibinibigay lubos na malinaw. Plasma ay tinatawag na isang estado ng mga materyal na kung saan sa huli ay may isang makabuluhang (na katumbas ng kabuuang bilang ng mga particle), ang bilang ng sisingilin particle (carrier) na may kakayahang higit pa o mas mababa libre upang ilipat sa loob ng mga sangkap. Maaari naming makilala ang mga sumusunod na pangunahing uri ng plasma physics. Kung ang carrier nabibilang sa mga particle ng isang uri (at ang kabaligtaran sign bayad particle neutralizing sistema ay hindi magkaroon ng kalayaan sa paggalaw), ito ay tinatawag na single component. Sa kabaligtaran sakaling ito ay - dalawa- o multicomponent.

plasma Tampok

Kaya, kami ay dagli ilarawan ang konsepto ng isang plasma. Physics - isang eksaktong science, kaya walang kahulugan ay hindi maaaring gawin. Mula ngayon ay sinasalita tungkol sa mga pangunahing tampok ng ito estado ng matter.

katangian ng plasma sa mga pisika. Una sa lahat, sa ganitong estado sa ilalim ng pagkilos ng electromagnetic pwersa na maliit na may paggalaw ng mga sasakyan - ang kasalukuyang na daloy sa paraan at hangga't ang mga pwersa ay hindi mawawala dahil sa screening ng kanilang mga pinagmulan. Samakatuwid, ang plasma huli napupunta sa isang estado na kung saan ito ay anyong-neutral. Sa ibang salita, ang volume nito, ang isang malaking dami ng mga microscopic, mayroon zero bayad. Ang ikalawang tampok ng plasma ay may kaugnayan sa long-range likas na katangian ng Coulomb at ang mga pwersa ni Ampere. Ito ay binubuo sa ang katunayan na ang mga kilusan sa estadong ito, bilang isang panuntunan, magkaroon ng isang kolektibong karakter, na kinasasangkutan ng isang malaking bilang ng sisingilin particle. Ang mga ito ay ang mga pangunahing katangian ng plasma physics. ang mga ito ay maging kapaki-pakinabang upang matandaan.

Pareho sa mga tampok na ito humantong sa ang katunayan na ang plasma physics extraordinarily mayaman at magkakaibang. Ang pinaka-kapansin-pansin na manipestasyon nito ay ang kadalian ng paglitaw ng iba't-ibang uri ng mga instabilities. Ang mga ito ay malubhang obstacles sa mga praktikal na application ng plasma. Physics - ang agham na ay patuloy na umuunlad. Samakatuwid, ito ay inaasahan na sa panahon ang mga obstacle ay eliminated.

Ang plasma sa mga likido

Ang pag-on sa mga tiyak na mga halimbawa istruktura magsimula sa pamamagitan ng isinasaalang-alang plasma subsystems sa condensed matter. Karagdagang mga likido ay dapat na lalo na tinatawag na likidong metal - isang halimbawa, na tumutugon sa plasma subsystem - isang solong component carrier plasma electron. Mahigpit na nagsasalita, kami ay interesado sa kategoryang dapat maiugnay, at isang likido electrolyte, na carrier - ions ng parehong mga palatandaan. Gayunpaman, para sa iba't ibang dahilan, electrolytes ay hindi nabibilang sa kategoryang ito. Ang isa sa kanila ay binubuo sa ang katunayan na sa electrolyte walang ilaw, paglipat ng mga carrier tulad ng mga electron. Samakatuwid, plasma katangian na nabanggit sa itaas ay ipinahayag makabuluhang weaker.

plasma crystals

Ang plasma sa crystals ay may isang espesyal na pangalan - solid-estado plasma. Sa ionic ba ay kristal, bagama't may mga singil, ngunit ang mga ito pa rin. Samakatuwid, walang plasma. Sa riles - mga electron koryente bumubuo sa isang-component plasma. Ang kanyang mga singil ay binayaran ng fixed charge (mas tiyak, hindi upang ilipat para sa mahabang distances) ions.

Ang plasma sa Semiconductors

Isinasaalang-alang ang batayan ng plasma physics, dapat ito ay nabanggit na sa Semiconductors ang sitwasyon ay mas magkakaibang. Panandalian characterize ito. OCP para sa mga sangkap ay maaaring mangyari kung ipinasok mo ang mga ito sa mga kaugnay na mga impurities. Kung ang kahalayan madaling-abuloy electron (donor), pagkatapos ay may mga n-type ang carrier - electron. Kung ang kahalayan, sa kabilang banda, madali nakolekta electron (acceptors), pagkatapos ay may mga p-type ang carrier - butas (walang laman mga puwang sa ang pamamahagi ng mga electron), na kumilos bilang particle na may isang positibong bayad. Ang dalawang-bahagi plasma ay nabuo sa pamamagitan ng mga electron at butas ay nangyayari sa Semiconductors mas madali na paraan. Halimbawa, pagdating sa ilalim ng pagkilos ng pumping liwanag, bombarded na may mga electron mula sa valence band sa pagpapadaloy band. Tandaan na sa ilalim ng ilang mga kundisyon, mga electron at butas ay naaakit sa bawat isa, ay maaaring bumuo ng isang nakagapos estado, katulad ng hydrogen atom, - isang exciton, at kung ang pump intensity at density ng excitons ay malaki, sila ay magsama-sama upang bumuo ng isang drop ng elektron-butas na likido. Minsan kondisyon na ito ay itinuturing na isang bagong estado ng matter.

gas ionization

Ang mga halimbawang ito ay tumutukoy sa partikular na mga kaso ng plasma estado at plasma sa purong form ay tinatawag na ionized gas. Sa pamamagitan nito ionization maaaring maging sanhi ng maraming mga kadahilanan: ang electric field (ang gas discharge, ang isang bagyong may pagkulog), ang makinang pakilusin (photoionization), mabilis na butil (radiation ng radioactive mapagkukunan, cosmic rays, na kung saan ay nai-binuksan at pataas na antas ng ionization ng taas). Gayunpaman, ang pangunahing kadahilanan ay ang pag-init ng gas (thermal ionization). Sa kasong ito, ang paghihiwalay ng mga electron mula sa atom leads sumalungat sa iba pang mga particle ng gas huli pagkakaroon ng sapat na kinetiko enerhiya dahil sa mataas na temperatura.

High-temperatura at mababang-temperatura plasma

Low-temperatura physics plasma - isang bagay na kung saan kami ay dumating sa contact na araw-araw. Mga halimbawa ng mga naturang mga kondisyon ay maaaring maging isang apoy, ang mga sangkap sa gas discharge at kidlat, iba't-ibang mga uri ng malamig na plasma space (ionosphere at magnetosphere mga planeta at bituin), ang nagtatrabaho sangkap sa iba't-ibang mga teknikal na mga aparato (MHD generators, plasma engine, burner, at iba pa. N.) . Mga halimbawa ng mga mainit na plasma - (. Tokamak, laser aparato, at beam apparatus al) star materyal sa lahat ng yugto ng kanilang paglaki, maliban unang bahagi ng pagkabata at pagtanda, nagtatrabaho likido sa sistema ng kontrolado nuclear fusion.

Ika-apat na estado ng matter

Half isang siglo na ang nakalipas, maraming mga physicists at chemists ay naniniwala na mahalaga ay binubuo ng atoms at molecules. Sila ay nagkakaisa sa kumbinasyon na may alinman sa masyadong disordered o higit pa o mas mababa iniutos. Ito ay naniniwala na may tatlong phases - puno ng gas, likido at solid. Sangkap pagkuha ng mga ito sa ilalim ng impluwensiya ng mga panlabas na mga kondisyon.

Sa kasalukuyan, gayunpaman, maaari naming sabihin na may mga 4 mga estado ng matter. plasma na maaaring itinuturing bilang isang bagong, pang-apat. Ito ay naiiba mula sa isang condensed (solid at likido) mga estado ay binubuo sa katotohanan na ito, pati na ang gas ay hindi lamang ang gumupit pagkalastiko, ngunit din naayos sariling volume. Sa kabilang dako, sa karaniwan sa plasma condensed estado presensya ng maikling range order, ie. E. Ugnayan sa mga posisyon at komposisyon ng mga particle na may mga kalapit plasma bayad. Sa kasong ito, tulad ng isang ugnayan ay hindi nabuo sa pamamagitan ng intermolecular at Coulomb pwersa: ang bayad tinutulak ang layo ng parehong pangalan sa kanyang sarili at pulls ang hindi tulad ng mga singil.

plasma physics ay sa amin daglian nasuri. Ang paksang ito ay medyo mabigat na, kaya maaari lamang naming makipag-usap tungkol sa kung ano ang nahalungkat natin ang pundasyon nito. plasma physics, ay tiyak na nararapat sa karagdagang pagsasaalang-alang.