词条 | 等离子体中波和粒子相互作用 |
释义 | dengliziti zhong bo he lizi xianghu zuoyong 等离子体中波和粒子相互作用(卷名:物理学) interaction of wave with particles in plasma 由于库仑力是长程力,因此等离子体的运动形态除了有互不关联的独立粒子运动外,还有粒子间存在着互相关联的集体运动。各种等离子体波反映这种集体性质。在作动力论描述时可以将等离子体看成是粒子和波的集合。它们之间存在着相互作用。除了粒子间的相互碰撞外,还有波和粒子相互作用及波和波相互作用。对于它们可以用符拉索夫-麦克斯韦方程组进行研究。 线性波和粒子相互作用是波阻尼(或增长)的一个重要机制。一个典型的例子是对符拉索夫-泊松方程作线性微扰分析所得到的电子等离子体振荡的线性朗道阻尼。当粒子速度v满足共振条件 ![]() ![]() ![]() 当波在有磁场的等离子体中传播时,粒子除了在波作用下作周期运动外还要在垂直磁场方向上作回旋运动。当两者的相位有固定关系时,粒子受到的波场几乎不变。这时会发生与朗道阻尼相对应的另一种线性波和粒子相互作用──回旋阻尼。与回旋阻尼有关的是那些场向速度满足共振条件ω-k〃v〃=nωc的粒子,其中 n是整数,ωc是粒子的回旋频率,k〃和v〃分别是波矢和粒子速度沿磁场方向的分量。因此回旋阻尼的值与 ![]() 在波的振幅比较大的时候,不考虑波场对粒子的零级轨道影响的微扰分析不再有效。如果波是一个正弦函数形式的行波,那么总能量处于波谷底部的粒子在以波相速运动的坐标系中近似地作振荡运动,可以认为,当时间达到粒子在波场作用下回弹一次时,应当自洽地考虑波场对粒子的作用,这个时间尺度称为俘获时间,τtr ![]() ![]() ![]() 如果等离子体中存在许多波,而且它们的相位又是无规的,那么可以说等离子体处于湍流状态。目前只是弱湍流才有比较成熟的理论,弱湍流的条件是波能远小于粒子的热能,以及波数有一个广谱。弱湍流理论中最简单的情形就是只包括线性波和粒子相互作用的准线性理论。这时波谱能量密度的时间变化率通过朗道阻尼机制由粒子的速度平均分布给出。而粒子速度平均分布随时间变化则遵从一个速度空间的扩散方程,扩散系数与谱能密度有关,因此是一个波与粒子的耦合方程组。平均分布函数的正梯度会引起谱能的增长,而增长的谱能又使平均分布函数扩散,使梯度减小,从而降低了谱能的增长。因此用准线性理论也可解释一些不稳定性的饱和。弱湍流的条件是十分苛刻的,应用范围很有限。准线性理论应用得比较成功的一个例子是,低密度束-等离子体系统中尾隆不稳定性的饱和问题。 |
随便看 |
百科全书收录78206条中英文百科知识,基本涵盖了大多数领域的百科知识,是一部内容开放、自由的电子版百科全书。