Φυσική πλάσματος. Βασικές αρχές της Φυσικής Πλάσματος

Οι φορές που το πλάσμα που σχετίζονται με μας με κάτι εξωπραγματικό, ακατανόητο, φανταστική, έχουν περάσει προ πολλού. Σήμερα η έννοια χρησιμοποιείται ευρέως. Το πλάσμα που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία. Η πιο φιλόδοξη από τη χρήση της στην τεχνολογία φωτισμού. Παράδειγμα - λαμπτήρες εκκενώσεως αερίου, το φωτισμό του δρόμου. Αλλά σε λαμπτήρες φθορισμού είναι παρούσα. Είναι, επίσης, στα ηλεκτρικά συγκόλλησης. Μετά συγκόλληση τόξου - είναι το πλάσμα που παράγεται από το αυλός πλάσματος. Κάποιος μπορεί να αναφέρω πολλά άλλα παραδείγματα.

Φυσική Πλάσματος - είναι ένα σημαντικό κλάδο της επιστήμης. Ως εκ τούτου, είναι αναγκαίο να κατανοήσουν τις βασικές έννοιες που σχετίζονται με αυτήν. Αυτό είναι το θέμα του άρθρου μας.

Ορισμός και τύποι πλάσματος

Τι είναι το πλάσμα; Προσδιορισμός στη φυσική δίνεται αρκετά σαφής. Plasma ονομάζεται μια κατάσταση του υλικού όπου ο τελευταίος έχει μία σημαντική (ανάλογη με το συνολικό αριθμό των σωματιδίων), ο αριθμός των φορτισμένων σωματιδίων (φορέα) ικανό να περισσότερο ή λιγότερο ελεύθερο να κινηθεί μέσα στην ουσία. Μπορούμε να διακρίνουμε τους ακόλουθους βασικούς τύπους της φυσικής του πλάσματος. Εάν οι φορείς ανήκουν στα σωματίδια ενός τύπου (και με αντίθετο πρόσημο των σωματιδίων φορτίου, την εξουδετέρωση του συστήματος δεν έχουν ελευθερία κινήσεων), ονομάζεται ενός συστατικού. Στην αντίθετη περίπτωση είναι - δύο ή πολλών.

Χαρακτηριστικά πλάσμα

Έτσι, θα περιγράψουμε εν συντομία την έννοια του πλάσματος. Φυσική - μια ακριβής επιστήμη, έτσι χωρίς ορισμοί δεν μπορούν να κάνουν. Τώρα πείτε σχετικά με τα κύρια χαρακτηριστικά αυτής της κατάστασης της ύλης.

ιδιότητες του πλάσματος σε αυτούς τους φυσική. Πρώτα απ 'όλα, σε αυτή την κατάσταση υπό την επίδραση των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων που έχουν ήδη μικρές υπάρχει κίνηση των οχημάτων - το ρεύμα που ρέει κατά τέτοιο τρόπο και εφ' όσον οι δυνάμεις αυτές δεν θα εξαφανιστούν λόγω του ελέγχου των πηγών τους. Ως εκ τούτου, το πλάσμα πηγαίνει τελικά σε μια κατάσταση όπου είναι οιονεί ουδέτερη. Με άλλα λόγια, ο όγκος του, μια μεγάλη ποσότητα μικροσκοπικών, έχουν μηδενικό φορτίο. Το δεύτερο χαρακτηριστικό του πλάσματος σχετίζεται με την μεγάλου βεληνεκούς φύση του Coulomb και των δυνάμεων του Ampere. Συνίσταται στο γεγονός ότι η κίνηση σε αυτή την κατάσταση, κατά κανόνα, έχουν ένα συλλογικό χαρακτήρα, που αφορούν μεγάλο αριθμό των φορτισμένων σωματιδίων. Αυτές είναι οι βασικές ιδιότητες της φυσικής πλάσματος. Θα ήταν χρήσιμο να θυμόμαστε.

Και τα δύο αυτά χαρακτηριστικά οδηγούν στο γεγονός ότι η φυσική πλάσματος εξαιρετικά πλούσιο και ποικίλο. Η πιο εντυπωσιακή εκδήλωση της είναι η ευκολία της εμφάνισης των διαφόρων ειδών αστάθειες. Είναι σοβαρά εμπόδια για την πρακτική εφαρμογή του πλάσματος. Φυσική - η επιστήμη που συνεχώς εξελίσσεται. Ως εκ τούτου, υπάρχει η ελπίδα ότι με τον καιρό θα πρέπει να εξαλειφθούν τα εμπόδια αυτά.

Το πλάσμα σε υγρά

Όσον αφορά το συγκεκριμένο παράδειγμα της δομής, αρχίζουμε με την εξέταση των υποσυστημάτων του πλάσματος σε συμπυκνωμένη ύλη. Επιπλέον υγρά θα πρέπει να ονομάζεται κατά κύριο λόγο υγρά μέταλλα - ένα παράδειγμα, το οποίο αντιστοιχεί στο υποσύστημα πλάσμα - ένα μόνο ηλεκτρόνια φορέα συστατικό του πλάσματος. Για να κυριολεκτήσουμε, μας ενδιαφέρει στην κατηγορία θα πρέπει να αποδοθεί, και ένα υγρό ηλεκτρολύτη, που είναι φορείς - ιόντα των δύο σημείων. Ωστόσο, για διάφορους λόγους, οι ηλεκτρολύτες δεν ανήκουν σε αυτή την κατηγορία. Ένας από αυτούς συνίσταται στο γεγονός ότι στον ηλεκτρολύτη δεν υπάρχει φως, κινούμενα φορείς όπως τα ηλεκτρόνια. Ως εκ τούτου, οι ιδιότητες του πλάσματος που αναφέρθηκαν παραπάνω εκφράζεται σημαντικά ασθενέστερη.

κρύσταλλα Plasma

Το πλάσμα στους κρυστάλλους έχει ένα ειδικό όνομα - στερεάς κατάστασης στο πλάσμα. Σε ιοντική κρύσταλλα, αν και υπάρχουν χρεώσεις, αλλά εξακολουθούν να είναι. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει στο πλάσμα. Στην μέταλλα - είναι ηλεκτρόνια αγωγιμότητας που αποτελεί το πλάσμα ενός συστατικού. χρέωση της αντισταθμίζεται από την πάγια χρέωση (για την ακρίβεια, δεν μπορεί να κινηθεί για μεγάλες αποστάσεις) ιόντα.

Το πλάσμα σε ημιαγωγούς

Λαμβάνοντας υπόψη τις βασικές αρχές της φυσικής πλάσματος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε ημιαγωγούς η κατάσταση είναι πιο ποικιλόμορφη. Εν συντομία το χαρακτηρίζουν. OCP για τις ουσίες αυτές μπορεί να προκύψει αν τους εισάγετε στις σχετικές προσμείξεις. Εάν η ακαθαρσία δωρίσουν εύκολα ηλεκτρόνια (δότες), τότε υπάρχουν φορείς n-τύπου - ηλεκτρόνια. Εάν πρόσμιξης, σε αντίθεση, εύκολα συλλέγονται ηλεκτρόνια (αποδέκτες), τότε υπάρχουν φορείς ρ-τύπου - οπές (κενά διαστήματα στην κατανομή των ηλεκτρονίων), τα οποία συμπεριφέρονται ως σωματίδια με θετικό φορτίο. Το πλάσμα δύο συστατικών σχηματίζεται από τα ηλεκτρόνια και οπές εμφανίζεται σε ημιαγωγούς ακόμα πιο εύκολο τρόπο. Για παράδειγμα, έρχεται κάτω από τη δράση του φωτός άντλησης, βομβαρδίζεται με ηλεκτρόνια από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας. Σημειώστε ότι υπό ορισμένες συνθήκες, τα ηλεκτρόνια και οπές έλκονται μεταξύ τους, μπορούν να σχηματίσουν ένα δεσμευμένο κατάσταση, παρόμοιο με το άτομο υδρογόνου, - μια εξιτόνιο, και εάν η ένταση αντλίας και η πυκνότητα των εξιτόνια είναι μεγάλη, που συνδυάζουν μαζί για να σχηματίσουν μία σταγόνα υγρού ηλεκτρονίων-οπών. Μερικές φορές ο όρος αυτός θεωρείται μια νέα κατάσταση της ύλης.

ιονισμού αερίου

Αυτά τα παραδείγματα αναφέρονται σε ειδικές περιπτώσεις της κατάστασης στο πλάσμα και στο πλάσμα σε καθαρή μορφή ονομάζεται ιονισμένο αέριο. Με ιονισμού του μπορεί να προκαλέσει πολλούς παράγοντες: το ηλεκτρικό πεδίο (το εκκενώσεως αερίου, α καταιγίδα), η φωτεινή ροή (φωτοϊονισμού), ταχέων σωματιδίων (ακτινοβολία ραδιενεργών πηγών, κοσμικές ακτίνες, τα οποία έχουν ανοιχθεί και το βαθμό αύξουσα του ιονισμού του ύψους). Ωστόσο, ο κύριος παράγοντας είναι η θέρμανση του αερίου (θερμική ιονισμού). Στην περίπτωση αυτή, ο διαχωρισμός των ηλεκτρονίων από τις απαγωγές άτομο συγκρούονται με άλλα σωματίδια αέριο τελευταίο έχει επαρκή κινητική ενέργεια λόγω της υψηλής θερμοκρασίας.

Υψηλής θερμοκρασίας και χαμηλής θερμοκρασίας πλάσματος

φυσική πλάσματος χαμηλής θερμοκρασίας - κάτι με το οποίο ερχόμαστε σε επαφή κάθε μέρα. Παραδείγματα τέτοιων συνθηκών μπορεί να είναι μια φλόγα, η ουσία στην εκκένωσης αερίων και αστραπές, διαφόρων τύπων ψυχρού χώρου πλάσματος (ιονόσφαιρα και μαγνητόσφαιρα πλανήτες και τα αστέρια), η εργασία ουσίας στα διάφορα τεχνικά μέσα (γεννήτριες MHD, κινητήρες πλάσματος, καυστήρες, και ούτω καθεξής. Ν) . Παραδείγματα καυτό πλάσμα - (. Tokamak, συσκευή λέιζερ, και η συσκευή δέσμης αϊ) υλικού αστέρι σε όλα τα στάδια της εξέλιξής τους, εκτός από την πρώιμη παιδική ηλικία και τα γηρατειά, εργαζόμενο ρευστό σε συστήματα ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης.

Τέταρτη κατάσταση της ύλης

Μισό αιώνα πριν, πολλοί φυσικοί και χημικοί πίστευαν ότι η ύλη αποτελείται από άτομα και μόρια. Είναι ενωμένοι σε συνδυασμό είτε πολύ διαταραγμένο ή περισσότερο ή λιγότερο παραγγείλει. Θεωρήθηκε ότι υπάρχουν τρεις φάσεις - αερίων, υγρών και στερεών. Ουσίες λήψη τους υπό την επίδραση των εξωτερικών συνθηκών.

Επί του παρόντος, όμως, μπορούμε να πούμε ότι υπάρχουν 4 καταστάσεις της ύλης. Αυτό το πλάσμα μπορεί να θεωρηθεί ως νέα, τέταρτη. Η διαφορά του από το συμπυκνωμένο (στερεά και υγρά) αναφέρει συνίσταται στο γεγονός ότι, καθώς το αέριο δεν έχει μόνο την ελαστικότητα διατμήσεως, αλλά καθορίζεται επίσης το δικό του όγκου. Από την άλλη πλευρά, από κοινού με πλάσμα συμπυκνωμένη κατάσταση παρουσία μικρής κλίμακας τάξη, οι θέσεις Συσχέτιση δηλ. Ε και η σύνθεση των σωματιδίων με το γειτονικό φορτίο στο πλάσμα. Σε αυτή την περίπτωση, μια τέτοια συσχέτιση δεν παράγεται από διαμοριακές και Coulomb δυνάμεις: η επιβάρυνση ωθεί μακριά το ίδιο όνομα με τον εαυτό του και να τραβά τα αντίθετα από τα τέλη.

φυσική πλάσματος μας εν συντομία αναθεωρηθεί. Αυτό το θέμα είναι αρκετά βαρύ, ώστε να μπορούμε να μιλήσουμε μόνο για αυτό που έχουν αποκαλύψει τα θεμέλιά του. της φυσικής του πλάσματος, σίγουρα αξίζει περαιτέρω εξέταση.