В резком отличии свойств плазмы от свойств нейтральных газов определяющую роль играют два фактора:
Во-вторых, электрические и магнитные поля очень сильно действуют на плазму (в то время как они весьма слабо действуют на нейтральные газы), вызывая появление в плазме объёмных зарядов и токов и обусловливая целый ряд специфических свойств плазмы.
11
Потенциал пробной частицы в плазме
qr
q exp( |
r |
) |
|
|
r |
|
|
||
r |
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
Распределение потенциала около заряженной частицы |
|
|||
|
|
|
в вакууме (1) и в плазме (3). |
12 |
|
|
|
|
|
Классификация плазмы
1 см3 =
2.7 ∙ 1019 молекул
13
Воолны де Бр оойля — волны, связанные с любыми микрочастицами и отражающие их волновую природу.
В 1924 году французский физик Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что установленный ранее для фотонов корпускулярно-волновой дуализм присущ всем частицам — электронам, протонам, атомам и так далее, причём количественные соотношения между волновыми и корпускулярными свойствами частиц те же, что и для фотонов. Таким образом, если частица имеет энергию E и импульс, абсолютное значение которого равно p , то с ней связана волна, частота которой v=E/h и длина волны :
где h — постоянная Планка. Эти волны и получили название волн де Бройля.
14
ырожденная плазма.
Классическая и вырожденная плазма
Плотность:
Температура: 
«Квантовый» масштаб- длина волны Де-Бройля
«Плазменный» масштаб- расстояние между частицами
Классическая плазма:
15
«Квантовый» масштаб- длина волны Де-Бройля
«Плазменный» масштаб- расстояние между частицами
Классическая плазма:
16
Классическая и вырожденная плазма.
При средней энергии электронов 1эВ длина волны де Бройля имеет масштаб 10-8 см (1Ǻ), т.е. порядка размеров атомов.
При концентрации плазмы ниже 1019 см-3 расстояния между частицами d ~ 3 ∙ 10-6 см и много больше длина волны де Бройля.
1 см3 = 2.7 ∙ 1019 молекул
Поэтому плазма подчиняется статистике Максвелла-Больцмана практически во всех реализуемых в электрических разрядах и интересных с точки зрения плазмохимии случаях.
17
Идеальная и неидеальная плазма.
Идеальная |
неидеальная плазма. |
||
|
Плазменные электроны |
||
|
-это Ферми-газ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Феорми-газ (или идеальный газ Феорми — Дираока) — газ, состоящий из частиц, удовлетворяющих статистике Ферми — Дирака, имеющих малую массу и высокую концентрацию. Например, электроны в металле. В первом
приближении можно считать, что потенциал, действующий на электроны в металле, является постоянной величиной и благодаря сильному экранированию положительно заряженными ионами можно пренебречь электростатическим 18 отталкиванием между электронами. Тогда электроны металла можно рассматривать как идеальный газ Ферми — Дирака.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rD |
T |
|
|||
|
4 ne2 |
|
||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Условие идеальности плазмы можно записать как число частиц в объеме диаметром, равным радиусу Дебая ND.
Это число должно быть гораздо больше 1.
Величину, равную 1/ND, принимают за параметр неидеальности плазмы.
19
1 см3 =
2.7 ∙ 1019 молекул
20