Plasmafysik. Fundamentals of plasmafysik

Tiderna när plasma förknippas med oss med något overkligt, obegripligt, fantastiskt, är sedan länge borta. Idag detta koncept används i stor utsträckning. Plasman används inom industrin. Den mest ambitiösa av dess användning i belysningsteknik. Exempel - gasurladdningslampor belysa gatan. Men i lysrör är närvarande. Det är också i elektrisk svetsning. Efter svetsning båge - är plasma genereras av plasmabrännaren. Man kan nämna många andra exempel.

Plasmafysik - är en viktig vetenskapsgren. Därför är det nödvändigt att förstå de grundläggande begrepp relaterade till det. Detta är föremål för vår artikel.

Definition och typer av plasma

Vad är plasma? Fastställande i fysik ges helt klart. Plasma kallas ett tillstånd av material där den senare har en signifikant (i proportion till totala antalet partiklar), antalet laddade partiklar (bärare) som kan mer eller mindre fri att röra sig inne i ämnet. Vi kan urskilja följande huvudtyper av plasmafysik. Om bärarna tillhör partiklarna av en typ (och av motsatt tecken av laddningspartiklar, neutralisering av systemet inte har fri rörlighet), kallas det enda komponent. I motsatt fall är det - två- eller fler.

plasma funktioner

Så vi kommer kortfattat beskriva begreppet plasma. Fysik - en exakt vetenskap, så utan definitioner inte kan göra. Nu berätta om huvuddragen i detta tillstånd av materia.

egenskaper hos plasma i dessa fysik. Först av allt, i detta tillstånd under inverkan av elektromagnetiska krafter redan små finns förflyttning av fordon - strömmen som flyter på ett sådant sätt och så länge som dessa krafter inte kommer att försvinna på grund av granskningen av sina källor. Därför går plasman så småningom in i ett tillstånd där den är kvasi-neutrala. Med andra ord, dess volym, en stor mängd mikroskopiska, har noll kostnad. Den andra inslag i plasma är relaterad till den långväga natur Coulomb och Ampere styrkor. Den består i det faktum att rörelsen i detta tillstånd, som regel har en kollektiv karaktär, som omfattar ett stort antal laddade partiklar. Dessa är de grundläggande egenskaperna hos plasmafysik. De skulle vara bra att komma ihåg.

Båda dessa funktioner leder till att plasmafysik utomordentligt rik och varierad. Det mest slående manifestation av det är den enkla förekomsten av olika typer av instabiliteter. De är allvarliga hinder för den praktiska tillämpningen av plasma. Fysik - vetenskapen som ständigt utvecklas. Därför är förhoppningen att i tid dessa hinder kommer att försvinna.

Plasman i vätskor

När det gäller det specifika exemplet på strukturen, börjar vi genom att betrakta plasma delsystem i kondenserad materia. Ytterligare vätskor bör i första hand kallas flytande metaller - ett exempel, vilket motsvarar plasma delsystemet - en enda bärare komponent plasmaelektroner. Strängt taget är vi intresserade i kategorin bör tillskrivas, och en flytande elektrolyt, som är bärare - joner av båda kännetecknen. Men av olika anledningar, elektrolyter inte hör till denna kategori. En av dem består i det faktum att inget ljus i elektrolyten rörliga bärare som elektroner. Därför är plasma egenskaper som nämnts ovan uttrycks betydligt svagare.

plasma~~POS=TRUNC kristaller

Plasman i kristallerna har ett särskilt namn - solid-state plasma. I joniska kristaller, även om det finns avgifter, men de är fortfarande. Därför finns det ingen plasma. I metall - är elektroner ledningsförmåga utgör enkomponent-plasma. Hennes laddning kompenseras av den fasta avgiften (mer exakt, oförmögen att röra sig långa sträckor) joner.

Plasman i halvledare

Med tanke på de grunderna i plasmafysik, bör det noteras att i halvledare är situationen mer varierande. Kortfattat karakterisera det. OCP för dessa ämnen kan uppstå om du anger dem i relevanta föroreningar. Om förorenings lätt donera elektroner (givare), då finns det n-typ bärare - elektroner. Om förorenings däremot lätt insamlade elektroner (acceptorer), så finns det av p-typ bärare - hål (tomma utrymmen i fördelningen av elektroner), som beter sig som partiklar med en positiv laddning. plasma två-komponenten bildas av elektroner och hål förekommer i halvledare ännu enklare sätt. Till exempel, det kommer under inverkan av pumpljuset, bombarderas med elektroner från valensbandet till ledningsbandet. Notera att under vissa villkor, elektroner och hål dras till varandra, kan bilda en bundet tillstånd, liknande den väteatom, - en exciton, och om pumpen intensiteten och tätheten av excitoner är stort, de smälter samman för att bilda en droppe av elektron-hål vätska. Ibland detta tillstånd anses vara en ny stat av materia.

gas jonisering

Dessa exempel avser specifika fall av plasmatillståndet och plasma i ren form kallas joniserad gas. Genom sin jonisering kan orsaka många faktorer: det elektriska fältet (gasurladdningen, åska), ljusflödet (fotojonisering), snabb partikel (strålning av radioaktiva källor, kosmiska strålar, som har öppnats och stigande grad av jonisering av höjden). Emellertid, är den viktigaste faktorn för uppvärmning av gasen (termisk jonisering). I detta fall, separation av elektroner från atom ledningarna kolliderar med andra gaspartiklar sistnämnda har tillräcklig kinetisk energi på grund av hög temperatur.

Hög temperatur och temperatur låga plasma

Låg temperatur plasmafysik - något som vi kommer i kontakt varje dag. Exempel på sådana tillstånd kan vara en flamma, substansen i gasurladdningen och blixtar, olika typer av kall plasma utrymme (jonosfären och magneto planeter och stjärnor), arbetsmaterialet i de olika tekniska anordningar (MHD-generatorer, plasma motorer, brännare, och så vidare. N.) . Exempel på heta plasman - (. Tokamak, laseranordning, och balk apparat al) stjärnmaterialet i alla skeden av deras utveckling, med undantag av den tidiga barndomen och ålderdom, arbetsfluid i system av kontrollerad kärnfusion.

Fjärde tillstånd av materia

Ett halvt sekel sedan, många fysiker och kemister trodde att materien består av atomer och molekyler. De förenas i kombination med antingen mycket oordnat eller mer eller mindre beställt. Man trodde att det finns tre faser - gasformiga, flytande och fasta. Ämnen som tar dem under påverkan av yttre förhållanden.

Men för närvarande, kan vi säga att det finns 4 tillstånd av materia. Att plasma kan betraktas som ett nytt, fjärde. Dess skillnad från den kondenserade (fast och flytande) anges består i det faktum att den, eftersom gasen inte bara har skjuvning elasticitet, utan även fast egen volym. Å andra sidan, i likhet med plasma kondenserad tillstånd närvaro av kort räckvidd ordning, dvs. E. Korrelations positioner och sammansättningen av partiklarna med den angränsande plasma laddning. I detta fall är ett sådant samband inte genereras av intermolekylära och Coulomb krafter: laddningen skjuter bort samma namn med sig själv och drar till skillnad från avgifter.

plasmafysik var oss kortfattat. Det här ämnet är ganska tung, så vi kan bara tala om vad vi har upptäckt dess grundvalar. plasmafysik, förtjänar verkligen ytterligare övervägande.