Презентация на тему Физика плазмы

Содержание

Слайд 2

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

семинары

Ступишин
Николай
Валерьевич.

Иванов
Иван
Анатольевич.

Полосаткин
Сергей
Викторович.

Солдаткина
Елена
Ивановна

Понедельник
307а, 19:20

Среда
307а, 19:20

Среда
307, 19:20

Пятница
307а, 17:45

группы

2355, ..6, ..7,..8

2351, ..2,

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. семинары Ступишин Николай Валерьевич. Иванов Иван Анатольевич. Полосаткин Сергей Викторович.
..3,..4

2363, ..4, ..5,

2359, ..60, ..61,..62

Слайд 3

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

семинары

Ступишин
Николай
Валерьевич.

Иванов
Иван
Анатольевич.

Полосаткин
Сергей
Викторович.

Солдаткина
Елена
Ивановна

Понедельник
307а, 19:20

Среда
307а, 19:20

Среда
307, 19:20

Пятница
307а, 17:45

группы

2355, ..6, ..7,..8

2351, ..2,

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. семинары Ступишин Николай Валерьевич. Иванов Иван Анатольевич. Полосаткин Сергей Викторович.
..3,..4

2363, ..4, ..5,

2359, ..60, ..61,..62

Слайд 4

Программа и вопросы
1. Понятие плазмы. Энергетическая единица измерения температуры-эВ. Квазинейтральность.
Дебаевская экранировка. Радиус

Программа и вопросы 1. Понятие плазмы. Энергетическая единица измерения температуры-эВ. Квазинейтральность. Дебаевская
Дебая. Потенциал пробной частицы в плазме.
Сравнение с кулоновским потенциалом.
Плазменные колебания. Характерный временной масштаб разделения зарядов. Плазменная частота.
Классическая и вырожденная плазма. Идеальная и неидеальная плазма.
Число частиц в дебаевской сфере. Влияние этого параметра на свойства плазмы.
Сравнение свойств плазмы, газа, твердого тела.
Характерные параметры лабораторной и космической плазмы.
2. Элементарные процессы в плазме. Ионизация и рекомбинация, основные процессы.
Корональное равновесие. Перезарядка, применение для диагностики и нагрева плазмы.
Степень ионизации. Формула Саха. Термодинамическое равновесие, ЛТР.
Зависимость степени ионизации от параметров плазмы, от потенциала ионизации.
3. Столкновения частиц в плазме. Кулоновский логарифм. Транспортное (кулоновское) сечение,
зависимость от энергии и заряда. Сила на неподвижный рассеивающий центр.
Кулоновский логарифм для плазмы и газа. Траектории частиц в плазме и газе.
Излучение из плазмы. Тормозное и рекомбинационное: характерные
зависимости от параметров плазмы, спектр (максимум в зависимости от температуры, ширина).
Линейчатое: интенсивность линии, отношение интенсивностей линий; доплеровское уширение,
штарковское расщепление, использование этих эффектов в диагностике плазмы.
Циклотронное излучение: частота, запирание излучения, интенсивность излучения черного тела.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Слайд 5

3.Релаксация импульса и энергии частиц в плазме.
Характерное время потери направленного импульса

3.Релаксация импульса и энергии частиц в плазме. Характерное время потери направленного импульса
для холодной и горячей плазмы,
отличия в зависимости от скорости частицы. Сравнение времен релаксации электронной компоненты,
ионной компоненты и времени выравнивания электронной и ионной температур.
Проводимость плазмы, поле Драйсера, убегающие электроны.
4. Теоретические модели, используемые при исследовании плазмы.
Кинетическое уравнение с самосогласованным полем.
Функция распределения, выражение параметров плазмы через нее.
Физический смысл кинетического уравнения. Коэффициенты электропроводности и
теплопроводности плазмы, их зависимость от температуры (плотности).
5. Магнитная гидродинамика. МГД-приближение. Макроскопические характеристики плазмы.
Одножидкостая МГД, уравнения непрерывности, движения, теплопереноса,
сокращенные уравнения Максвелла. Вмороженность силовых линий магнитного поля.
6. Волны в плазме. МГД-волны, альфвеновская волна. Звуковые волны.
7. Ленгмюровская волна. Затухание Ландау.
Электромагнитные электронные волны. Прохождение электромагнитной волны через плазму:
зависимость показателя преломления от частоты, критическая плотность, интерферометрия плазмы.
Понятие о плазменных неустойчивостях.
8. Движение частиц в магнитных полях. Циклотронный резонанс. Дрейфовое движение.
Электрический, центробежный и градиентный дрейф.адиабатические инварианты.
Дрейфовое движение в тороиде. Движение заряженной частицы в открытой ловушке

Слайд 6

9. Управляемый термоядерный синтез. Проблемы энергетики. Радиационная опасность.
Основы термоядерного синтеза. Энергия связи.

9. Управляемый термоядерный синтез. Проблемы энергетики. Радиационная опасность. Основы термоядерного синтеза. Энергия
Сечения реакций. Критерий Лоусона.
10. Инерциальное удержание. Термоядерная бомба. Лазерные системы. Быстрый поджиг.
Сжатие рентгеновским излучением.
11. Магнитное удержание. Замкнутые системы. Токамак. Стелларатор. МГД неустойчивость.
Перспективы систем с магнитным удержанием.
Пинч. Тета-пинч.
12. Открытые магнитные ловушки. Пробкотрон.
Неустойчивости. Тандем. Термобарьер. Амбиполярная ловушка. Газодинамическая ловушка.
Многопробочная ловушка.
13. Низкотемпературная плазма и плазменный разряд. Понятие о Таундсеновской теории пробоя.
Кривая Пашена.
14. Плазменные технологии. Принцип работы плазменного дисплея, плазменного двигателя.
15. Плазма в космосе

Слайд 7

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Основная литература


Л.А.Арцимович, Р.З.Сагдеев. Физика плазмы для физиков. -М.,Атомиздат, 1979.
С.Ю. Лукьянов,

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Основная литература Л.А.Арцимович, Р.З.Сагдеев. Физика плазмы для физиков. -М.,Атомиздат, 1979.
Н.Г.Ковальский. Горячая плазма и управляемый термоядерный ситнез. М.1997
Кролл, А., Трайвелпис. Основы физики плазмы. - М., Мир, 1975.
Д.Роуз, М.Кларк. Физика плазмы и управляемые термоядерные реакции. М.,, 1963.
Дж. Дюдерштадт, Г. Мозес Инерциальный термоядерный синтез, М., 1984
Ред. Лохте-Хольтгревен Методы исследования плазмы.М.1971
Б.А.Трубников. Теория плазмы. М.1996

К.В.Лотов. Физика плазмы.
Спецкурс для магистрантов НГУ.

И.А.Котельников, Г.В. Ступаков
Лекции по физике ллазмы.Новосибирск.1996. R:\plasma\VFP-book\*/pdf

Эта литература имеется в электронном виде. Сайт НГУ и ИЯФ

Слайд 8

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература

Слайд 9

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Понятие плазмы

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Понятие плазмы

Слайд 10

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

В молнии Т ~ 2 х 104 К, n~ 2,5 1019

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература В молнии Т ~ 2 х 104 К, n~
(число электронов или ионов в см3) (плотность воздуха)
Такую плазму называют слабонеидеальной.

Понятие плазмы

Слайд 11

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Процессами в околоземной плазме обусловлены магнитные бури и полярные сияния.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Процессами в околоземной плазме обусловлены магнитные бури и полярные сияния.

Слайд 12

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Понятие плазмы.

Плазма в космосе

NASA, ISAS, http://www.spacescience.org/

http://sec.gsfc.nasa.gov/

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Понятие плазмы. Плазма в космосе NASA, ISAS, http://www.spacescience.org/ http://sec.gsfc.nasa.gov/

Слайд 13

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Понятие плазмы.

Плазма в космосе

NASA, ISAS, http://www.spacescience.org/

http://sec.gsfc.nasa.gov/

В состоянии плазмы находится

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Понятие плазмы. Плазма в космосе NASA, ISAS, http://www.spacescience.org/ http://sec.gsfc.nasa.gov/
подавляющая часть видимого вещества Вселенной — звёзды, звёздные атмосферы, туманности галактические и межзвёздная среда. Около Земли плазма. существует в космосе в виде солнечного ветра, заполняет магнитосферу Земли (образуя радиационные пояса Земли) и ионосферу.

Слайд 14

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

This picture shows the inner region of the m100 Galaxy
in

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература This picture shows the inner region of the m100
the Virgo Cluster, imaged with the Hubble Space
Telescope Planetary Camera at full resolution.
(Courtesy of NASA)

"Every time you look up at the sky, every one of those points
of light is a reminder that fusion power is extractable from
hydrogen and other light elements, and it is an everyday reality
throughout the Milky Way Galaxy."
--- Carl Sagan, Spitzer Lecture, October 1991

Слайд 15

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Единица измерения 1 эВ

- +

U=1В

mV2
2

eU=

kT

eU[Дж]

kT[Дж]

[эВ]

T[эВ]

Система единиц-СГС

1эв~104K

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Единица измерения 1 эВ - + U=1В mV2 2

Слайд 16

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц

Понятие плазмы.

Плазма (от греч. plasma — вылепленное,

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц Понятие плазмы. Плазма (от греч.
оформленное), частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы.

Термин «плазма» в физике был введён в 1923 американскими учёными И. Ленгмюром и Л. Тонксом, проводившими зондовые измерения параметров низкотемпературной газоразрядной плазмы.

Слайд 17

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

кристалл

жидкость

газ

плазма

термояд.
плазма

1 эВ

1 эВ

10 эВ

10 кэВ

плавление

испарение

ионизация

Кулоновский барьер

Ядерный барьер

10 МэВ

Энергия фазового перехода

Что такое

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература кристалл жидкость газ плазма термояд. плазма 1 эВ 1
плазма?

Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц

При достаточно сильном нагревании любое вещество испаряется, превращаясь в газ. Если увеличивать температуру и дальше, резко усилится процесс термической ионизации, т. е. молекулы газа начнут распадаться на составляющие их атомы, которые затем превращаются в ионы. Ионизация газа, кроме того, может быть вызвана его взаимодействием с электромагнитным излучением (фотоионизация) или бомбардировкой газа заряженными частицами.

Слайд 18

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц

Понятие плазмы.

* кулоновское взаимодействие
*коллективные эффекты (согласованное движение

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц Понятие плазмы. * кулоновское взаимодействие
частиц)

В резком отличии свойств плазмы от свойств нейтральных газов определяющую роль играют два фактора. Во-первых, взаимодействие частиц плазмы между собой характеризуется кулоновскими силами притяжения и отталкивания, убывающими с расстоянием гораздо медленнее (т. е. значительно более «дальнодействующими»), чем силы взаимодействия нейтральных частиц.
По этой причине взаимодействие частиц в плазме. является, строго говоря, не «парным», а «коллективным» — одновременно взаимодействует друг с другом большое число частиц.
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..

Слайд 19

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Понятие плазмы.

Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц

* кулоновское взаимодействие
*коллективные эффекты (согласованное движение

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Понятие плазмы. Плазма=квазинейтральный газ заряженных частиц * кулоновское взаимодействие
частиц)

Слайд 20

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Классическая и вырожденная плазма.

Классическая и вырожденная плазма.

Определения:

Плотность:

Температура:

«Квантовый» масштаб-
длина волны

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Классическая и вырожденная плазма. Классическая и вырожденная плазма. Определения:
Де-Бройля

«Плазменный» масштаб-
расстояние между частицами

Классическая плазма:

Слайд 21

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Классическая и вырожденная плазма.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Классическая и вырожденная плазма.

Слайд 22

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Идеальная и неидеальная плазма.

Идеальная и неидеальная плазма.

Плазменные электроны
-это Ферми-газ

Идеальная неидеальная плазма.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Идеальная и неидеальная плазма. Идеальная и неидеальная плазма. Плазменные

Слайд 23

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

1 106 1010 1016 1020 1026
n,см-3

классическая

вырожденная

1

100

0.01

104

идеальная

идеальная

неидеальная

неидеальная

Те, эВ

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. 1 106 1010 1016 1020 1026 n,см-3 классическая вырожденная 1

Слайд 24

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

1 106 1010 1016 1020 1026
n,см-3

классическая

вырожденная

1

100

0.01

104

идеальная

идеальная

неидеальная

неидеальная

Те, эВ

высокотемпературная

низкотемпературная

-

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. 1 106 1010 1016 1020 1026 n,см-3 классическая вырожденная 1

Слайд 25

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

1 106 1010 1016 1020 1026
n,см-3

классическая

вырожденная

1

100

0.01

104

идеальная

Те, эВ

неидеальная

идеальная

неидеальная

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. 1 106 1010 1016 1020 1026 n,см-3 классическая вырожденная 1

Слайд 26

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература

Слайд 27

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Дебаевская экранировка

Дебаевская экранировка

Мы будем рассматривать классическую идеальную плазму

Плазма-квазинейтральна

На каком масштабе сохраняется

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Дебаевская экранировка Дебаевская экранировка Мы будем рассматривать классическую идеальную плазму
квазинейтральность плазмы?

Е=0

Слайд 28

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Дебаевская экранировка

На каком масштабе сохраняется квазинейтральность плазмы?

Е

l

Дебаевский
радиус

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Дебаевская экранировка На каком масштабе сохраняется квазинейтральность плазмы? Е l Дебаевский радиус

Слайд 29

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Плазменные колебания

Дебаевский радиус есть пространственный масштаб ,
на котором происходит разделение

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Плазменные колебания Дебаевский радиус есть пространственный масштаб , на
зарядов

Временной масштаб:

l

Е

сила

За это время прилетят электроны
и сравняют флуктуацию

Слайд 30

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Плазменные колебания

Макроскопическое отклонение от квазинейтральности
ведет к появлению электрического поля.

Для плоского

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Плазменные колебания Макроскопическое отклонение от квазинейтральности ведет к появлению
слоя плазмы:

-смещение электронов

Плазменная частота

Ленгмюровские колебания

Слайд 31

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Уравнение
Пуассона

Дебаевская экранировка

Дебаевская экранировка

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Уравнение Пуассона Дебаевская экранировка Дебаевская экранировка

Слайд 32

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Дебаевская экранировка

Дебаевский (красная линия) и кулоновский (зеленая линия) потенциал.

0

1

2

3

1

2

3

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Дебаевская экранировка Дебаевский (красная линия) и кулоновский (зеленая линия)

Слайд 33

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Дебаевская экранировка

Электростатическое поле проникает в плазму не глубже rD

Электрическое поле отдельной

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Дебаевская экранировка Электростатическое поле проникает в плазму не глубже
частицы в плазме «экранируется» частицами противоположного знака, т. е. практически исчезает, на расстояниях порядка rD от частицы. Величина rD определяет и глубину проникновения внешнего электростатического поля в плазму (экранировка этого поля также вызывается появлением в плазме компенсирующих полей пространственных зарядов). Квазинейтральность может нарушаться вблизи поверхности плазмы, где более быстрые электроны вылетают по инерции за счёт теплового движения на длину ~ rD.

Слайд 34

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Дебаевская экранировка

Электроны, вылетая по инерции из плазмы, нарушают квазинейтральность на

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Дебаевская экранировка Электроны, вылетая по инерции из плазмы, нарушают
длине порядка дебаевского радиуса экранирования rD и повышают потенциал плазмы (ni, и ne — соответственно, плотности ионов и электронов).

Слайд 35

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Рис.1. Схема формирования атомарного пучка большой энергии.
1-плазменный эмиттер, 2-ионно-оптическая система, 3-пучок

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Рис.1. Схема формирования атомарного пучка большой энергии. 1-плазменный эмиттер, 2-ионно-оптическая
протонов,
4-газовая мишень, 5-магнит сепаратор, 6-атомарный пучок.

плазма

ионы

+

+

_

_

Дебаевская экранировка

rD

Слайд 36

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Дебаевская экранировка

Число частиц в дебаевской сфере:

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Дебаевская экранировка Число частиц в дебаевской сфере:

Слайд 37

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Параметр неидеальности

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Параметр неидеальности

Слайд 38

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Параметр неидеальности

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Литература Параметр неидеальности
Имя файла: Презентация-на-тему-Физика-плазмы-.pptx
Количество просмотров: 417
Количество скачиваний: 0