Плазменные колебания. Ленгмюровские колебания

1.

Плазменные колебания
Макраскопическое отклонение от квазинейтральности
ведет к появлению электрического поля.
Для плоского слоя плазмы:
x
-смещение электронов
m x eE x 4 ne 2 x
Ленгмюровские колебания
Плазменная частота
Литература
p
4 ne
m
2

2.

Элементарные процессы
Как получить плазму?
Нагреть газ
Водород. Потенциал ионизации = 13.6эВ
1эВ=11600К
Т =160 000К ?
Неужели в люминесцентной лампе такая температура?

3.

Столкновения и траектории частиц в плазме.
Траектории частиц

4. Сечение элемнтарного процесса

Число событий рассматриваемого типа в единицувремени,
отнесенное к одному атому (молекуле)
Число взаимодействующих частиц проходящих через единичную
поверхность перпендикулярную направлению их движения (поток частиц)

5.

Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
q1
m
Поток частиц
с плотностью n
j nV
mv
q2
Неподвижный
рассеивающий центр
Определим среднюю силу, действующую на неподвижный заряд
d
dn
d
F mnV p m V
F ma p
dt
dt
dt
jS nVS
V V (1 cos ) F mV 1 cos jS
Литература
Ландау, Лифшиц. Механика, §19

6.

Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
Формула Резерфорда
Если заряд находится в плазме, то
min
Литература
max
2
1
2
2
2
q q
mv
rd

7.

Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм.
Литература

8.

Элементарные процессы в плазме
Элементарные процессы в плазме
ионизация
электронным ударом
рекомбинация
тройная
Изменение числа электронов:
Литература

9.

Элементарные процессы в плазме
f(ε)dε =
2√
πT3/2
exp
Формула Томсона
−ε
T
dε ,
Литература

10.

Элементарные процессы в плазме
Изменение числа электронов:

11.

см2
Элементарные процессы в плазме
Литература

12.

Модели плазмы
Корональная модель
Модель термодинамического равновесия
Модель- ЛТР
(ЛТР-локальное термодинамическое равновесие)

13.

Tермодинамическое равновесие
Ионизация электронным
ударом
Рекомбинация в тройных
столкновениях
H+ + e + e H + e
=0
e v
const

14.

Корональное равновесие
ионизация
электронным ударом
Литература
фоторекомбинация

15.

Корональное равновесие
ионизация
электронным ударом
ионизация
электронным ударом
Литература
фоторекомбинация
фоторекомбинация

16.

Корональное равновесие
ev
ni
na
Литература

17.

Степень ионизации. Формула Саха
e v
const
I e / 2a o
2
2
ao 2 ;
e me
A ga
Литература
Статистический вес атома

18.

Степень ионизации. Формула Саха
A=2:
Статистический вес свободного электрона
A gi
Литература

19.

Степень ионизации. Формула Саха
Литература

20.

Степень ионизации. Формула Саха
Литература

21. Формула Больцмана и статистический вес

Формула Больцмана
g k 2k
2
n2 g 2
E1 E2
exp(
)
n1 g1
kT
Статистический вес для уровня k в случае атома водорода
Статистическим весом называют число различных состояний атома имеющих одну
и ту же энергию. Вес уровня определяется его полным моментом
gk 2 J k 1
В более сложных атомах различают уровни и термы.
Терм –воображаемое понятие и представляет собой среднее положение нескольких
близко расположенных уровней. Вес терма определяется суммарным спином
электронов S и суммарным орбитальным моментом L
g LS ( 2 S )( 2 L 1)

22. Формула Саха и проблема статистической суммы

ne ni
2U i ( 2 mkT )
3
na
Ua
h
3/ 2
e
I / kT
U a go g x exp( E x / kT )
x
exp( E x / kT ) exp( I / kT )
S exp( I / kT ) 2 x 2
x

23.

Не только интернет- библиотека !
1. Франк-Каменецкий Д.А. Лекции по физике плазмы
М. Атомиздат. 1964 г.
2. Смирнов Б.М. Введение в физику плазмы
М. Наука, 1975 г.
3. Райзер Ю.П. Физика газового разряда
Издательский дом "Интеллект", 2009.
4. Мак А.А, Соловьев Н.А. Введение в физику
высокотемпературной плазмы.
Ленинград. 1991 г.
5. Лохте-Хальгревен. Методы исследования плазмы.
Мир. 1971 г.
6. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. Госатомиздат
1961 г.
7. Радциг А.А., смирнов Б.М Справочник по атоиной и молекулярной физике.
Атомиздат. 1978 г.