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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(zhuān)業(yè)相關(guān)的問(wèn)題,望大家不吝賜教!!!: 問(wèn) 提問(wèn)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(chēng)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(chǎng)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(guó)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(lái)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(duì)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(chēng)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(zhǎng)程的庫(kù)侖力，而且電子的質(zhì)量很小，可以自由運(yùn)動(dòng)，因此等離子體中存在顯著的集體過(guò)程，如振蕩與波動(dòng)行為。等離子體中存在與電磁輻射無(wú)關(guān)的聲波，稱(chēng)為阿爾文波。---------------------------------------------------------------常見(jiàn)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(cè)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(shí)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(shí)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(lái)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(yáng)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(yáng)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(pán) * 星云---------------------------------------------------------------等離子體的性質(zhì)等離子態(tài)常被稱(chēng)為“超氣態(tài)”，它和氣體有很多相似之處，比如：沒(méi)有確定形狀和體積，具有流動(dòng)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(chǎng)的耦合作用也極強(qiáng)：帶電粒子可以同電場(chǎng)耦合，帶電粒子流可以和磁場(chǎng)耦合。描述等離子體要用到電動(dòng)力學(xué)，并因此發(fā)展起來(lái)一門(mén)叫做磁流體動(dòng)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(duì)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(chēng)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(chēng)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(chǎng)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(zhǎng)程庫(kù)侖作用，單個(gè)帶點(diǎn)粒子的運(yùn)動(dòng)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(chǎng)，影響其它粒子的運(yùn)動(dòng)。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(guò)程，包括等離子體的運(yùn)動(dòng)、等離子體中的波動(dòng)現(xiàn)象、等離子體的平衡和穩(wěn)定性、碰撞與輸運(yùn)過(guò)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(dòng)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(duì)電磁場(chǎng)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(dòng)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(dòng)星系核、致密星、星際介質(zhì)等。在1929年美國(guó)物理學(xué)家朗繆爾提出等離子體這個(gè)概念之前，天體物理學(xué)家已經(jīng)研究過(guò)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(duì)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(gè)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(duì)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(wèn)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(wú)邊界的，在應(yīng)用理論模型時(shí)帶來(lái)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(dòng)而一起運(yùn)動(dòng)。---------------------------------------------------------------資料來(lái)源：維基百科: 回答者：網(wǎng)友

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