Plasma-aalto

In fysiikan , joka on plasman aalto on yhdenmukaistettu leviämistä hiukkasten ja kentät .

Plasman käyttäytyy kuin neste , lähes neutraali ja johtavan . Yksinkertaisimmassa tapauksessa se koostuu elektronien ja yhden lajin ioneja . Monimutkaisemmissa tapauksissa on olemassa useita ionilajeja ja jopa neutraaleja hiukkasia. Sähkönjohtavuutensa vuoksi plasma on kytketty magneettisiin ja sähköisiin kenttiin. Tämä hiukkasten ja kenttien järjestelmä sallii monenlaisten aaltojen .

Luokitus

Sähköstaattiset ja sähkömagneettiset aallot

Plasma-aallot voivat olla "sähkömagneettisia" tai "sähköstaattisia" sen mukaan, onko siellä värähtelevää magneettikenttää vai ei. Käyttämällä Faradayn lakia tasoaaltojen induktioon löydämme:

k×E~=ωB~{\ displaystyle \ mathbf {k} \ kertaa {\ tilde {\ mathbf {E}}} = \ omega {\ tilde {\ mathbf {B}}}}.

Siten sähköstaattiset aallot voivat olla vain pituussuuntaisia . Toisaalta sähkömagneettisella aallolla ei voi olla pituussuuntaista komponenttia.

Tilat

Voimme myös luokitella aallot niiden värähtelyn mukaan. Useimmissa plasmoissa elektronin lämpötila on verrattavissa ionilämpötilaan tai ylittää sen. Tämä, ottaen huomioon paljon pienemmän elektronimassan, tarkoittaa, että viimeksi mainitut liikkuvat paljon nopeammin kuin ionit.

"Elektroninen tila" riippuu elektronien massasta, mutta ionien oletetaan olevan paikallaan (ts. Äärettömän massan). "Ionimoodi" riippuu ionien massasta, mutta oletetaan, että elektronit jakautuvat välittömästi (ts. Nollamassana) Boltzmannin lain mukaan.

Harvinaisemmissa tapauksissa, kuten matalammassa hybridivärähtelyssä, tila riippuu sekä ionin että elektronin massasta.

Polarisaatio

Voimme myös luokitella tilat sen mukaan, etenevätkö ne "ei-magneettisessa" plasmassa vai etenevätkö ne paikallaan olevan magneettikentän suhteen: "yhdensuuntainen", "kohtisuora" vai "vino". Kohtisuorissa sähkömagneettisissa aalloissa sähkökenttä voi olla yhdensuuntainen tai kohtisuora magneettikenttään nähden.

yhteenveto

Alkuaineplasma-aallot

EM-ominaisuus	Värähtely	käyttöehdot	Hajotussuhde	Sukunimi
Sähköstaattinen	elektronit	B→0=0 ou k→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0 \ {\ rm {tai}} \ {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}}	ω2=ωs2+3k2vth2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ omega _ {p} ^ {2} + 3k ^ {2} v_ {th} ^ {2}}	Langmuir-aalto
		k→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}}	ω2=ωs2+ωvs.2=ωh2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ omega _ {p} ^ {2} + \ omega _ {c} ^ {2} = \ omega _ {h} ^ {2}}	ylivoimainen hybridivärähtely
	ioneja	B→0=0 ou k→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0 \ {\ rm {tai}} \ {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}}	ω2=k2vs2=k2yeKTe+yiKTiM{\ displaystyle \ omega ^ {2} = k ^ {2} v_ {s} ^ {2} = k ^ {2} {\ frac {\ gamma _ {e} KT_ {e} + \ gamma _ {i} KT_ {i}} {M}}}	ioninen akustinen aalto
		k→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}} (noin)	ω2=Ωvs.2+k2vs2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ Omega _ {c} ^ {2} + k ^ {2} v_ {s} ^ {2}}	sähköstaattinen syklotroniaalto
		k→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}} (tarkalleen)	ω2=[ωi-2+(Ωvs.ωvs.)-1]-1{\ displaystyle \ omega ^ {2} = [\ omega _ {i} ^ {- 2} + (\ Omega _ {c} \ omega _ {c}) ^ {- 1}] ^ {- 1}}	pienempi hybridivärähtely
Sähkömagneettinen	elektronit	B→0=0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0}	ω2=ωs2+k2vs.2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ omega _ {p} ^ {2} + k ^ {2} c ^ {2}}	valoaalto
		k→⊥B→0, E→1‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}, \ {\ vec {E}} _ {1} \ | {\ vec {B}} _ {0}}	vs.2k2ω2=1-ωs2ω2{\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2}} {\ omega ^ { 2}}}}	aalto "O"
		k→⊥B→0, E→1⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}, \ {\ vec {E}} _ {1} \ perp {\ vec {B}} _ {0}}	vs.2k2ω2=1-ωs2ω2ω2-ωs2ω2-ωh2{\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2}} {\ omega ^ { 2}}} \, {\ frac {\ omega ^ {2} - \ omega _ {p} ^ {2}} {\ omega ^ {2} - \ omega _ {h} ^ {2}}}}	aalto "X"
		k→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}} (oikea ympyräpolarisaatio)	vs.2k2ω2=1-ωs2/ω21-(ωvs./ω){\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2} / \ omega ^ {2 }} {1 - (\ omega _ {c} / \ omega)}}}	"R" aalto
		k→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}} (vasen ympyräpolarisaatio)	vs.2k2ω2=1-ωs2/ω21+(ωvs./ω){\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2} / \ omega ^ {2 }} {1 + (\ omega _ {c} / \ omega)}}}	"L" aalto
	ioneja	B→0=0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0}		-
		k→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}}	ω2=k2vAT2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = k ^ {2} v_ {A} ^ {2}}	Alfvén aalto
		k→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}}	ω2k2=vs.2vs2+vAT2vs.2+vAT2{\ displaystyle {\ frac {\ omega ^ {2}} {k ^ {2}}} = c ^ {2} \, {\ frac {v_ {s} ^ {2} + v_ {A} ^ {2 }} {c ^ {2} + v_ {A} ^ {2}}}}	magnetosonic aalto

Viitteet

• (fr) Tämä artikkeli on osittain tai kokonaan otettu Wikipedian englanninkielisestä artikkelista "  Waves in plasmas  " ( katso kirjoittajaluettelo ) .
• DG Swanson, ”Plasma Waves” , 2003, 2 toinen  painos;
• TH Stix, "Aallot plasmassa" , 1992.

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">