关于Plasma(等离子体)的讲解详细资料
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发布时间：2022-04-20 01:38
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时间：2023-09-02 20:55
等离子体（Plasma）是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体（plasma）”一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态。
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等离子体的原理
等离子体通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态。如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。等离子体与气体的性质差异很大，等离子体中起主导作用的是长程的库仑力，而且电子的质量很小，可以自由运动，因此等离子体中存在显著的集体过程，如振荡与波动行为。等离子体中存在与电磁辐射无关的声波，称为阿尔文波。
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常见的等离子体
等离子体是存在最广泛的一种物态，目前观测到的宇宙物质中，99%都是等离子体，虽然分布的范围很稀薄。
人造等离子体：
* 荧光灯，霓虹灯灯管中的电离气体
* 核聚变实验中的高温电离气体
* 电焊时产生的高温电弧，电弧灯中的电弧
* 火箭喷出的气体
* 等离子显示器和电视
* 太空飞船 重返地球时在飞船的热屏蔽层 前端产生的等离子体
* 在生产集成电路用来蚀刻电介质层的等离子体
* 等离子球
地球上的等离子体：
* St. Elmo's fire
* Sprites, elves, jets
* 火焰（上部的高温部分）
* 闪电
* 低温等离子体NTP
* 球状闪电
* 大气层中的电离层
* 极光
太空和天体物理中的等离子体：
* 太阳和其他恒星（其中等离子体由于热核聚变供给能量产生）
* 太阳风
* 行星际介质（存在与行星之间）
* 星际介质（存在于恒星之间）
* 星系间介质（存在于星系之间）
* Io-木星的通量管
* 吸积盘
* 星云
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等离子体的性质
等离子态常被称为“超气态”，它和气体有很多相似之处，比如：没有确定形状和体积，具有流动性，但等离子也有很多独特的性质。
电离：
等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子，有很高的电导率，和电磁场的耦合作用也极强：带电粒子可以同电场耦合，带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学，并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。
组成粒子：
和一般气体不同的是，等离子体包含两到三种不同组成粒子：自由电子，带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度：电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体，离子温度一般远低于电子温度，称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体，离子温度和电子温度都很高，称为“高温等离子体”。
相比于一般气体，等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。
速率分布：
一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布，但等离子体由于与电场的耦合，可能偏离麦克斯韦分布。
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等离子体在现实生活中的应用
* 等离子电视
* 等离子泡泡
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等离子体物理学
等离子体物理学是研究等离子体性质的物理学分支。等离子体是物质的第四态，是由电子、离子等带电粒子及中性粒子组成的混合气体，宏观上表现出准中性，即正负离子的数目基本相等，整体上呈现电中性，但在小尺度上具有明显的电磁性质。等离子体还具有明显的集体效应，带点粒子之间的相互作用是长程库仑作用，单个带点粒子的运动状态受到其它许多带电粒子的影响，又可以产生电磁场，影响其它粒子的运动。等离子体物理学目的是研究发生在等离子体中的一些基本过程，包括等离子体的运动、等离子体中的波动现象、等离子体的平衡和稳定性、碰撞与输运过程等等。等离子体物理学具有广阔的应用前景，包括受控核聚变、空间等离子体、等离子体天体物理、低温等离子体等等。
等离子体物理学常用的有单粒子轨道理论、磁流体力学、动理学理论三种研究方法。单粒子轨道理论不考虑带电粒子对电磁场的作用以及粒子之间的相互作用。磁流体力学将等离子体作为导电流体处理，使用流体力学和麦克斯韦方程组描述。这种方法只关注流体元的平均效果，因此是一种近似方法。动理学理论使用统计物理学的方法，考虑粒子的速度分布函数。
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等离子体天体物理学
等离子体天体物理学是以等离子体物理学为基础的天体物理学分支。宇宙中绝大部分物质是等离子体，因此等离子体天体物理学的研究范围很广，包括日冕、超新星遗迹、活动星系核、致密星、星际介质等。
在1929年美国物理学家朗缪尔提出等离子体这个概念之前，天体物理学家已经研究过等离子体。1921年米尔恩（Milne）根据萨哈公式建立了恒星大气理论，1939年丹麦天文学家斯特龙根提出星际介质中存在中性氢区和电离氢区，对星际介质和恒星演化理论起了重要的影响。等离子体天体物理学这个名词是在20世纪60年代末出现的。等离子体天体物理学采用实验室等离子体物理学取得的成果，本身也可以得到对等离子体物理学有意义的新结果。
实验室等离子体物理学通常只涉及小尺度的问题，而等离子体天体物理学涉及的是大尺度的宇宙等离子体系统，往往处于光学厚的状态，与辐射和宇宙线具有很强的相互作用。宇宙等离子体大部分情况下可以认为是均匀、无边界的，在应用理论模型时带来了很大的便利。此外，宇宙等离子体的特征尺度很大，因此磁雷诺数往往很大，具有明显的磁冻结效应，即磁力线如同冻结在流体元上，随流体的运动而一起运动。
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资料来源：维基百科
参考资料：http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E7%AD%89%E7%A6%BB%E5%AD%90%E4%BD%93&variant=zh-cn
热心网友
时间：2023-09-02 20:55
http://ke.baidu.com/view/1277.html?wtp=tt
可以做光谱分析
