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關(guān)于Plasma(等離子體)的講解詳細(xì)資料

什么是Plasma?它在不同領(lǐng)域里的作用及其原理這是與我的專業(yè)相關(guān)的問題,望大家不吝賜教!!!: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-11-02

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等離子體（Plasma）是一種由自由電子和帶電離子為主要成分的物質(zhì)形態(tài)，廣泛存在于宇宙中，常被視為是物質(zhì)的第四態(tài)，被稱為等離子態(tài)，或者“超氣態(tài)”。等離子體具有很高的電導(dǎo)率，與電磁場存在極強(qiáng)的耦合作用。等離子體是由克魯克斯在1879年發(fā)現(xiàn)的，1928年美國科學(xué)家歐文·朗繆爾和湯克斯（Tonks）首次將“等離子體（plasma）”一詞引入物理學(xué)，用來描述氣體放電管里的物質(zhì)形態(tài)。---------------------------------------------------------------等離子體的原理等離子體通常被視為物質(zhì)除固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之外存在的第四種形態(tài)。如果對氣體持續(xù)加熱，使分子分解為原子并發(fā)生電離，就形成了由離子、電子和中性粒子組成的氣體，這種狀態(tài)稱為等離子體。等離子體與氣體的性質(zhì)差異很大，等離子體中起主導(dǎo)作用的是長程的庫侖力，而且電子的質(zhì)量很小，可以自由運(yùn)動，因此等離子體中存在顯著的集體過程，如振蕩與波動行為。等離子體中存在與電磁輻射無關(guān)的聲波，稱為阿爾文波。---------------------------------------------------------------常見的等離子體等離子體是存在最廣泛的一種物態(tài)，目前觀測到的宇宙物質(zhì)中，99%都是等離子體，雖然分布的范圍很稀薄。人造等離子體： * 熒光燈，霓虹燈燈管中的電離氣體 * 核聚變實(shí)驗(yàn)中的高溫電離氣體 * 電焊時產(chǎn)生的高溫電弧，電弧燈中的電弧 * 火箭噴出的氣體 * 等離子顯示器和電視 * 太空飛船重返地球時在飛船的熱屏蔽層前端產(chǎn)生的等離子體 * 在生產(chǎn)集成電路用來蝕刻電介質(zhì)層的等離子體 * 等離子球地球上的等離子體： * St. Elmo's fire * Sprites, elves, jets * 火焰（上部的高溫部分） * 閃電 * 低溫等離子體NTP * 球狀閃電 * 大氣層中的電離層 * 極光太空和天體物理中的等離子體： * 太陽和其他恒星（其中等離子體由于熱核聚變供給能量產(chǎn)生） * 太陽風(fēng) * 行星際介質(zhì)（存在與行星之間） * 星際介質(zhì)（存在于恒星之間） * 星系間介質(zhì)（存在于星系之間） * Io-木星的通量管 * 吸積盤 * 星云---------------------------------------------------------------等離子體的性質(zhì)等離子態(tài)常被稱為“超氣態(tài)”，它和氣體有很多相似之處，比如：沒有確定形狀和體積，具有流動性，但等離子也有很多獨(dú)特的性質(zhì)。電離：等離子體和普通氣體的最大區(qū)別是它是一種電離氣體。由于存在帶負(fù)電的自由電子和帶正電的離子，有很高的電導(dǎo)率，和電磁場的耦合作用也極強(qiáng)：帶電粒子可以同電場耦合，帶電粒子流可以和磁場耦合。描述等離子體要用到電動力學(xué)，并因此發(fā)展起來一門叫做磁流體動力學(xué)的理論。組成粒子：和一般氣體不同的是，等離子體包含兩到三種不同組成粒子：自由電子，帶正電的離子和未電離的原子。這使得我們針對不同的組分定義不同的溫度：電子溫度和離子溫度。輕度電離的等離子體，離子溫度一般遠(yuǎn)低于電子溫度，稱之為“低溫等離子體”。高度電離的等離子體，離子溫度和電子溫度都很高，稱為“高溫等離子體”。相比于一般氣體，等離子體組成粒子間的相互作用也大很多。速率分布：一般氣體的速率分布滿足麥克斯韋分布，但等離子體由于與電場的耦合，可能偏離麥克斯韋分布。---------------------------------------------------------------等離子體在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用 * 等離子電視 * 等離子泡泡---------------------------------------------------------------等離子體物理學(xué)等離子體物理學(xué)是研究等離子體性質(zhì)的物理學(xué)分支。等離子體是物質(zhì)的第四態(tài)，是由電子、離子等帶電粒子及中性粒子組成的混合氣體，宏觀上表現(xiàn)出準(zhǔn)中性，即正負(fù)離子的數(shù)目基本相等，整體上呈現(xiàn)電中性，但在小尺度上具有明顯的電磁性質(zhì)。等離子體還具有明顯的集體效應(yīng)，帶點(diǎn)粒子之間的相互作用是長程庫侖作用，單個帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動狀態(tài)受到其它許多帶電粒子的影響，又可以產(chǎn)生電磁場，影響其它粒子的運(yùn)動。等離子體物理學(xué)目的是研究發(fā)生在等離子體中的一些基本過程，包括等離子體的運(yùn)動、等離子體中的波動現(xiàn)象、等離子體的平衡和穩(wěn)定性、碰撞與輸運(yùn)過程等等。等離子體物理學(xué)具有廣闊的應(yīng)用前景，包括受控核聚變、空間等離子體、等離子體天體物理、低溫等離子體等等。等離子體物理學(xué)常用的有單粒子軌道理論、磁流體力學(xué)、動理學(xué)理論三種研究方法。單粒子軌道理論不考慮帶電粒子對電磁場的作用以及粒子之間的相互作用。磁流體力學(xué)將等離子體作為導(dǎo)電流體處理，使用流體力學(xué)和麥克斯韋方程組描述。這種方法只關(guān)注流體元的平均效果，因此是一種近似方法。動理學(xué)理論使用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的方法，考慮粒子的速度分布函數(shù)。---------------------------------------------------------------等離子體天體物理學(xué)等離子體天體物理學(xué)是以等離子體物理學(xué)為基礎(chǔ)的天體物理學(xué)分支。宇宙中絕大部分物質(zhì)是等離子體，因此等離子體天體物理學(xué)的研究范圍很廣，包括日冕、超新星遺跡、活動星系核、致密星、星際介質(zhì)等。在1929年美國物理學(xué)家朗繆爾提出等離子體這個概念之前，天體物理學(xué)家已經(jīng)研究過等離子體。1921年米爾恩（Milne）根據(jù)薩哈公式建立了恒星大氣理論，1939年丹麥天文學(xué)家斯特龍根提出星際介質(zhì)中存在中性氫區(qū)和電離氫區(qū)，對星際介質(zhì)和恒星演化理論起了重要的影響。等離子體天體物理學(xué)這個名詞是在20世紀(jì)60年代末出現(xiàn)的。等離子體天體物理學(xué)采用實(shí)驗(yàn)室等離子體物理學(xué)取得的成果，本身也可以得到對等離子體物理學(xué)有意義的新結(jié)果。實(shí)驗(yàn)室等離子體物理學(xué)通常只涉及小尺度的問題，而等離子體天體物理學(xué)涉及的是大尺度的宇宙等離子體系統(tǒng)，往往處于光學(xué)厚的狀態(tài)，與輻射和宇宙線具有很強(qiáng)的相互作用。宇宙等離子體大部分情況下可以認(rèn)為是均勻、無邊界的，在應(yīng)用理論模型時帶來了很大的便利。此外，宇宙等離子體的特征尺度很大，因此磁雷諾數(shù)往往很大，具有明顯的磁凍結(jié)效應(yīng)，即磁力線如同凍結(jié)在流體元上，隨流體的運(yùn)動而一起運(yùn)動。---------------------------------------------------------------資料來源：維基百科: 回答者：網(wǎng)友

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