Vật lý plasma. Cơ sở vật lí Plasma

Giờ khi plasma kết hợp với chúng tôi với một cái gì đó không có thật, không thể hiểu được, tuyệt vời, qua lâu rồi. Hôm nay khái niệm này được sử dụng rộng rãi. Plasma sử dụng trong ngành công nghiệp. Các tham vọng nhất của việc sử dụng nó trong công nghệ chiếu sáng. Ví dụ - Đèn xả khí, chiếu sáng đường phố. Nhưng trong đèn huỳnh quang là hiện tại. Nó cũng nằm trong hàn điện. Sau khi hàn hồ quang - là plasma tạo ra bởi các ngọn đuốc plasma. Người ta có thể trích dẫn nhiều ví dụ khác.

Vật lý Plasma - là một ngành quan trọng của khoa học. Vì vậy nó là cần thiết để hiểu các khái niệm cơ bản liên quan đến nó. Đây là chủ đề của bài viết của chúng tôi.

Định nghĩa và các loại plasma

Có gì plasma là gì? Xác định trong vật lý được đưa ra khá rõ ràng. Plasma được gọi là một trạng thái vật chất mà sau này có một ý nghĩa (tương xứng với tổng số hạt), số lượng các hạt tích điện (tàu sân bay) có khả năng nhiều hơn hoặc ít tự do di chuyển bên trong chất. Chúng ta có thể phân biệt các loại chủ yếu sau đây của vật lý plasma. Nếu các tàu sân bay thuộc các hạt của một loại (và các dấu hiệu ngược lại các hạt điện tích, trung hòa hệ thống không có tự do đi lại), nó được gọi là thành phần duy nhất. Trong trường hợp ngược lại nó là - hai hoặc đa thành phần.

Các tính năng plasma

Vì vậy, chúng tôi sẽ mô tả ngắn gọn các khái niệm về một plasma. Vật lý - một môn khoa học chính xác, vì vậy mà không định nghĩa không thể làm. Bây giờ nói về các tính năng chính của nhà nước này của vật chất.

tính chất của plasma trong những vật lý. Trước hết, trong trạng thái này dưới tác động của lực điện từ đã nhỏ có chuyển động của xe - dòng chảy theo cách như vậy và chừng nào các lực lượng này sẽ không biến mất vì sự sàng lọc các nguồn của họ. Do đó, plasma cuối cùng đi vào một trạng thái nơi nó được bán trung lập. Nói cách khác, khối lượng của nó, một số lượng lớn các vi, có zero phí. Tính năng thứ hai của plasma là có liên quan đến tầm xa bản chất của Coulomb và các lực lượng Ampere. Nó bao gồm trong thực tế là phong trào trong trạng thái này, như một quy luật, có một nhân vật tập thể, liên quan đến một số lượng lớn các hạt mang điện tích. Đây là những tính chất cơ bản của vật lý plasma. Họ sẽ là hữu ích để nhớ.

Cả hai tính năng dẫn đến thực tế là vật lý plasma cực kỳ phong phú và đa dạng. Các biểu hiện nổi bật nhất của nó là dễ xảy ra các loại không ổn định. Họ là những trở ngại nghiêm trọng đối với các ứng dụng thực tế của plasma. Vật lý - khoa học không ngừng phát triển. Do đó, người ta hy vọng rằng trong thời gian những chướng ngại vật sẽ được loại bỏ.

Plasma trong chất lỏng

Quay trở về ví dụ cụ thể của cấu trúc, chúng ta bắt đầu bằng cách xem xét hệ thống con plasma trong vấn đề đặc. chất lỏng bổ sung cần được chủ yếu được gọi là kim loại lỏng - một ví dụ, tương ứng với hệ thống phụ plasma - một đơn electron plasma hãng phần. Nói đúng ra, chúng ta quan tâm trong hạng mục nên được gán, và một chất điện phân lỏng, đó là các tàu sân bay - ion của cả hai dấu hiệu. Tuy nhiên, vì nhiều lý do, các chất điện không thuộc về thể loại này. Một trong số đó bao gồm trong thực tế là trong chất điện phân không có ánh sáng, di chuyển các tàu sân bay như electron. Do đó, tính chất plasma nêu trên được thể hiện yếu đáng kể.

tinh thể plasma

Plasma trong các tinh thể có một cái tên đặc biệt - plasma trạng thái rắn. Trong tinh thể ion, mặc dù có phí, nhưng họ vẫn còn. Do đó, không có huyết tương. Trong các kim loại - là các electron dẫn tạo thành plasma một thành phần. phụ trách cô được bù đắp bằng phí cố định (chính xác hơn, không thể di chuyển cho quãng đường dài) ion.

Plasma trong bán dẫn

Xét nguyên tắc cơ bản của vật lý plasma, cần lưu ý rằng trong bán dẫn tình hình đa dạng hơn. Tóm lại đặc trưng cho nó. OCP cho các chất này có thể xảy ra nếu bạn nhập chúng vào các tạp chất có liên quan. Nếu các tạp chất dễ dàng tặng electron (nhà tài trợ), sau đó có n-type hãng - electron. Nếu các tạp chất, ngược lại, các electron dễ dàng thu thập được (chất nhận), sau đó có p-type hãng - lỗ (khoảng trống trong việc phân phối các electron), mà cư xử như các hạt có điện tích dương. Plasma hai thành phần được hình thành bởi các electron và lỗ xảy ra trong bán dẫn cách dễ dàng hơn. Ví dụ, nó đi kèm dưới tác động của ánh sáng bơm, tấn công dồn dập với các electron từ vùng hóa trị vào vùng dẫn. Lưu ý rằng trong điều kiện nhất định, electron và lỗ trống bị thu hút với nhau, có thể hình thành một nhà nước bị ràng buộc, tương tự như các nguyên tử hydro, - một exciton, và nếu cường độ bơm và mật độ của exciton lớn, họ pha trộn với nhau để tạo thành một giọt electron-lỗ trống lỏng. Đôi khi điều kiện này được coi là một trạng thái mới của vật chất.

ion hóa khí

Những ví dụ tham khảo trường hợp cụ thể của tình trạng huyết tương và huyết tương ở dạng tinh khiết được gọi là khí ion hóa. Bởi ion hóa của nó có thể gây ra nhiều yếu tố: điện trường (xả khí, một cơn bão), các quang thông (photoionization), hạt nhanh (bức xạ của nguồn phóng xạ, tia vũ trụ, đã được mở ra và mức độ tăng dần của ion hóa của chiều cao). Tuy nhiên, yếu tố chính là quá trình gia nhiệt của khí (ion hóa nhiệt). Trong trường hợp này, việc tách electron từ các khách hàng tiềm nguyên tử va chạm với các hạt khí khác sau có đủ động năng do nhiệt độ cao.

Nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp trong huyết tương

vật lý plasma nhiệt độ thấp - một cái gì đó mà chúng ta tiếp xúc hàng ngày. Ví dụ về các điều kiện như vậy có thể là một ngọn lửa, các chất trong việc xả khí và sét, nhiều loại hình không gian plasma lạnh (tầng điện ly và các hành tinh từ quyển và các ngôi sao), các chất làm việc trong các thiết bị kỹ thuật khác nhau (máy phát điện MHD, động cơ plasma, ổ ghi, và vân vân N.). . Ví dụ về plasma nóng - (. Tokamak, thiết bị laser, và thiết bị chùm al) vật liệu sao ở tất cả các giai đoạn của quá trình tiến hóa của họ, ngoại trừ mầm non và tuổi già, chất lỏng làm việc trong hệ thống kiểm soát phản ứng tổng hợp hạt nhân.

trạng thái thứ tư của vật chất

Nửa thế kỷ trước, nhiều nhà vật lí và hóa học tin rằng vấn đề bao gồm các nguyên tử và phân tử. Chúng được hiệp nhất trong sự kết hợp với một trong hai rất mất trật tự trở lên hoặc ít ra lệnh. Người ta tin rằng có ba giai đoạn - khí, lỏng và rắn. Chất đưa họ dưới ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài.

Hiện nay, tuy nhiên, chúng ta có thể nói rằng có 4 trạng thái vật chất. plasma có thể được coi là một mới, thứ tư. Sự khác biệt của nó từ ngưng tụ (rắn và lỏng) khẳng định bao gồm trong thực tế là nó, là khí không chỉ có tính đàn hồi cắt, nhưng khối lượng riêng cũng cố định. Mặt khác, điểm chung với plasma ngưng tụ mặt nhà nước về trật tự tầm ngắn, vị trí tức. E. Tương quan và thành phần của các hạt với phí plasma láng giềng. Trong trường hợp này, một mối tương quan như vậy là không được tạo ra bởi lực lượng giữa các phân tử và Coulomb: phí đẩy đi cùng tên với chính mình và kéo những chi phí không giống.

vật lý plasma được chúng tôi xem xét một thời gian ngắn. Chủ đề này là khá nặng, vì vậy chúng tôi chỉ có thể nói về những gì chúng tôi đã phát hiện ra cơ sở của nó. vật lý plasma, chắc chắn xứng đáng xem xét thêm.