Plasmafysik. Fundamentals of Plasmafysik

De tider, hvor plasmaet er forbundet med os med noget uvirkeligt, uforståeligt, fantastisk, er for længst forbi. I dag er dette koncept er meget udbredt. Plasmaet anvendes i industrien. Det mest ambitiøse af dens anvendelse i lysteknologi. Eksempel - gasudladningslamper lysende gaden. Men i lysstofrør er til stede. Det er også i elektrisk svejsning. Efter svejsning bue - er plasma genereres af plasmabrænderen. Man kan nævne mange andre eksempler.

Plasma Physics - er en vigtig gren af videnskaben. Derfor er det nødvendigt at forstå de grundlæggende begreber i relation til det. Dette er emnet for vores artikel.

Definition og plasma

Hvad er plasma? Bestemmelse i fysik er givet helt klart. Plasma kaldes en tilstand af materiale, hvor sidstnævnte har en signifikant (svarer til den samlede antal partikler), antallet af ladede partikler (bærer) er i stand til mere eller mindre fri til at bevæge sig inde i stoffet. Vi kan skelne mellem følgende hovedtyper af plasmafysik. Hvis de luftfartsselskaber hører til de partikler af én type (og med modsat fortegn oplades partikler, neutralisering af systemet ikke har den frie bevægelighed), kaldes det enkelt komponent. I modsat fald er det - to- eller flerkomponent.

plasma Egenskaber

Så vil vi kort beskrive begrebet et plasma. Fysik - en eksakt videnskab, så uden definitioner ikke kan gøre. Nu fortælle om de vigtigste elementer i denne tilstand af stof.

egenskaber af plasma i disse fysik. Først og fremmest, i denne tilstand under påvirkning af elektromagnetiske kræfter, der allerede små der er bevægelse af køretøjer - den strøm, der løber på en sådan måde og så længe disse kræfter ikke vil forsvinde på grund af screeningen af deres kilder. Derfor plasmaet i sidste ende går ind i en tilstand, hvor det er kvasi-neutralt. Med andre ord dens volumen, en stor mængde af mikroskopiske, har nulladning. Det andet træk af plasmaet er relateret til den langtrækkende karakter af Coulomb og Ampere styrker. Den består i, at bevægelsen i denne tilstand, som regel har en kollektiv karakter, der involverer et stort antal ladede partikler. Disse er de grundlæggende egenskaber for plasmafysik. De ville være nyttigt at huske.

Begge disse funktioner føre til, at plasmafysik overordentlig rigt og varieret. Det mest slående manifestation af det er den nemme forekomsten af forskellige former for ustabilitet. De er alvorlige hindringer for den praktiske anvendelse af plasma. Fysik - den videnskab, der er i konstant udvikling. Derfor er det håbet, at disse hindringer med tiden vil blive elimineret.

Plasmaet i væsker

Med hensyn til det specifikke eksempel af strukturen, begynder vi ved at overveje plasma undersystemer i faste stoffer. Supplerende væske bør primært kaldes flydende metaller - et eksempel, som svarer til plasma delsystem - en enkelt komponentbærerindekserne plasma elektroner. Strengt taget er vi interesserede i kategori bør tilskrives, og en flydende elektrolyt, som er bærere - ioner af begge tegn. Men af forskellige årsager, elektrolytter ikke tilhører denne kategori. En af dem består i, at intet lys, i elektrolytten bevægelige bærere, som elektroner. Derfor er plasma ovennævnte egenskaber udtrykt betydeligt svagere.

Plasma krystaller

Plasmaet i krystallerne har et særligt navn - solid-state plasma. I ioniske krystaller, selv om der er afgifter, men de er stadig. Derfor er der ingen plasma. I metaller - er elektroner ledningsevne udgør det enkomponent plasma. Hendes ladning kompenseres af den faste afgift (mere præcist, ude af stand til at bevæge sig til lange afstande) ioner.

Plasmaet i halvledere

I betragtning af de grundlæggende elementer i plasmafysik, skal det bemærkes, at situationen i halvledere er mere forskelligartet. Kort karakterisere det. OCP for disse stoffer kan opstå, hvis du indtaster dem i de relevante urenheder. Hvis urenheden nemt donere elektroner (donorer), så er der n-type bærere - elektroner. Hvis urenheden derimod let opsamlede elektroner (acceptorer), så er der p-type bærere - huller (tomme rum i fordelingen af elektroner), der opfører sig som partikler med en positiv ladning. Plasmaet to-komponent er dannet af elektroner og huller forekommer i halvledere endnu nemmere måde. For eksempel det kommer under indvirkning af pumpelyset, bombarderet med elektroner fra valensbåndet til ledningsbåndet. Bemærk, at under visse betingelser, elektroner og huller er tiltrukket af hinanden, kan danne en bundet tilstand, svarende til hydrogenatomet, - en exciton, og hvis pumpen intensitet og tæthed af excitoner er stort, de blandes sammen for at danne en dråbe elektron-hul væske. Sommetider denne betingelse betragtes som en ny tilstand af stof.

gas ionisering

Disse eksempler henviser til specifikke tilfælde af Plasmatilstanden og plasma i ren form kaldes ioniseret gas. Med sit ionisering kan forårsage mange faktorer: det elektriske felt (gasudløbet, et tordenvejr), lysstrømmen (fotoionisering), hurtig partikel (stråling med radioaktive kilder, kosmiske stråler, som er indledt og stigende grad af ionisering af højden). Men den væsentligste faktor er opvarmning af gassen (termisk ionisering). I dette tilfælde, adskillelse af elektroner fra de atom ledninger kolliderer med andre gaspartikler sidstnævnte har tilstrækkelig kinetisk energi på grund af høj temperatur.

Høj temperatur og lav temperatur plasma

Lav-temperatur plasmafysik - noget, som vi kommer i kontakt hver dag. Eksempler på sådanne tilstande kan være en flamme, stoffet i afgangsgassen og lyn, forskellige typer af kold plasma rum (ionosfæren og magnetosfæren planeter og stjerner), den arbejder stof i de forskellige tekniske indretninger (MHD generatorer, plasma motorer, brændere, og så videre. N.) . Eksempler på varm plasma - (. Tokamak, laserindretning, og stråle apparat al) stjerne materiale på alle stadier af deres udvikling, undtagen den tidlige barndom og alderdom, arbejdsfluid i systemer af kontrolleret nuklear fusion.

Fjerde tilstand af stof

Et halvt århundrede siden, mange fysikere og kemikere mente, at stof består af atomer og molekyler. De er forenet i kombination med enten meget uorganiseret eller mere eller mindre bestilt. Man mente, at der er tre faser - gasformige, flydende og fast. Stoffer, der tager dem under indflydelse af ydre forhold.

I øjeblikket kan vi imidlertid sige, at der er 4 stater i sagen. At plasma kan betragtes som en ny, fjerde. Dens forskel fra kondenseret (faststof og væske) anfører består i, at det, som gassen har ikke kun shear elasticitet, men også fast egen volumen. På den anden side, i lighed med plasma kondenseret tilstand tilstedeværelse af kortdistanceorden, dvs.. E. Korrelationsfaktorer positioner og sammensætning af partiklerne med den nærliggende plasma ladning. I dette tilfælde er en sådan sammenhæng ikke genereret af intermolekylære og Coulombkræfter: gebyret skubber væk det samme navn med sig selv og trækker modsætning afgifter.

plasmafysik blev os kort gennemgået. Dette emne er ganske tung, så vi kan kun tale om, hvad vi har afdækket sit fundament. plasmafysik, fortjener yderligere overvejelse.