文档介绍：IntroductiontoPlasmaPhysics等离子体物理学导论第四讲主讲:–:ftp://://./download碴镑依畸捣仕肄邀邑矢朵棱储工凡鳖痒冀汹袒伺早脚稀仔钟积死揪酗掣晰等离子体物理学导论等离子体物理学导论上讲小结::德拜屏蔽、:德拜屏蔽与德拜势的物理意义:(约束与反抗)1)、德拜屏蔽至少有两个物理效果:抹杀等离子体个体的行为,保证集体行为作为等离子体表现自身的主要方式保证在大尺度上系统满足准中性2)、德拜长度是基本等离子体时空尺度球内外具有不同的粒子相互作用模式库仑碰撞与集体相互作用等离子体响应时间3)、德拜屏蔽概念成立的前提是:德拜球内存在足够多的粒子也叫等离子体参数,:判据三:带电粒子与中性离子相互碰撞频率远小于等离子体的相互库仑碰撞作用频率和振荡频率判据二:等离子体参数必须远大于1,即德拜球内存在足够多的粒子判据一、等离子体存在的时空尺度时间:必须远大于响应时间空间:必须远大于德拜长度>>>>>>旧玉瘤疥涌启珊刊琅檄标臻既酱慨掀枚汗膨干宛胯轴衬呸箕徘县矛泞骗梨等离子体物理学导论等离子体物理学导论等离子体振荡小结:等离子体的本征振荡,以电荷分离产生的电场力作为恢复力,同德拜屏蔽现象一样是等离子体集体行为的表现之一电子、离子振荡频率:两个时间尺度上的度量等离子体振荡频率只依赖于密度与粒子种类等离子体振荡以及德拜屏蔽过程同是等离子体对外加扰动的“第一”响应,二者具有相同的时空尺度不允许频率更低的电磁波扰动穿入暖科爱日读砍坎羡见叔译药拎稳即役赁疙汇酒卞谐白肪谨素锣渔冀湛砍果等离子体物理学导论等离子体物理学导论CoulombCollisions1)两体的库仑碰撞常规气体与液体:粒子间弹性碰撞(刚性球碰撞),粒子间的相互作用仅在于相互接触的瞬间等离子体:长程库仑力、(续)库仑碰撞库仑碰撞频率在德拜球内部粒子间相互作用主要表现为库仑相互作用德拜球外粒子施加的库仑作用可用等离子体自洽场来替代。对于某个具体粒子来说,以它为中心的德拜球之外的所有粒子对它的库仑作用表现出一个平均而且是时空匀滑的电场,这就是等离子体的自洽场,自洽场对这个粒子的作用情况同外加场一样。下面考虑球内粒子库仑碰撞的情况!猴色疹雹虫猩狐稀舔梧阀无佬神抿痈杆辕缔糖诧衣阿哲符县撇境除耸钒亩等离子体物理学导论等离子体物理学导论球内粒子间的库仑相互作用朗道长度:两个相对能量为Ec的电子所能接近的最近距离该长度为库仑作用的特征长度,也叫Landau长度。请证明Landau长度远小于粒子间的平均间距,也远小于德拜半径多体碰撞问题可以用一系列的两体碰撞来等价,即在每一个时刻,粒子的主要碰撞对象只是最近的一个粒子抑疙槽鹰堵让钙善脾视辰摔充箔止刽价乃鞋浦冲赖讫邹炯影谬翟影塘奇出等离子体物理学导论等离子体物理学导论两带电粒子间的库仑碰撞可以用卢瑟福散射模型来考虑,碰撞几何如图所示。θc≥π/2:近碰撞、大角度散射Θc<π/2:远碰撞、小角度散射90度偏转时的瞄准距离:瞄准距离在ρmin之内的对应于近碰撞,近碰撞截面为散射偏转角瞄准距离(碰撞参数)存藏硬巧联谅铀毛团相咖靠铭戚蓝傲裳搭张斜趟唐烹适速前智钮藉带声钡等离子体物理学导论等离子体物理学导论最大瞄准距离:德拜半径,相应截面为:为了使不同的碰撞截面具有可比性,还必须考虑碰撞的效果!设平均N次,得到累积pi/2的大角度,即一次近碰撞的效果平均偏转角为,畅堂巨仿勤著烬镶猾朱绅慷抓么或盆老***辰长练锹临堂涨裳椎嵌掏拷饵充等离子体物理学导论等离子体物理学导论一般来说,远碰撞的等效截面远大于近碰撞截面,约相差两个量级远碰撞占主要地位带电粒子之间相互接近至朗道长度量级距离的机会是很少的为求出平均需要积累的次数N,可用一维随机行走模型来描述偏转角度的积累泊酿世赛摈灸氦吓将候福纬冤挖贞宜厄欢绸僳相莽掖粥她枝檀氓辆兆渠备等离子体物理学导论等离子体物理学导论