当等离子体受到某种扰动时,其中的带电粒子会产生集体振荡,这种振荡的频率被称为等离子体振荡频率。 假设等离子体中电子的密度为n_e,电子的质量为m_e,电荷为e,真空中的介电常数为ε_0。 等离子体振荡频率的推导基于等离子体的介电函数和电磁波的色散关系。 在等离子体中,介电函数ε可以表示为: ε= 1 - (ω...
2. 等离子体振荡频率的流体方程推导 在等离子体中,电子和离子均会运动建立电场。由于电子远远轻于离子,因此其运动对电场的响应更快,电子运动超过离子,随后由于超过离子所形成的局部电场运动会平衡位置,又由于惯性而冲过平衡位置,构建相反方向局部电场后又返回,以一个固定的特征频率绕平衡位置进行振荡,这种振荡称为“等...
Chen的《Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion》所成,是上一篇文章等离子体频率(Plasma Frequency)和电子等离子体波(Electron Plasma Waves)的推导 Ⅰ:基于流体方程组的第二部分,对等离子体中的重要物理参数:等离子体频率(Plasma Frequency)和电子等离子体波(Electron Plasma Waves),基于维拉索夫方程和围...
其推导公式如下: 考虑一个等离子体中的电子密度波动,可以通过线性黏滞性刘维尔方程描述: ∂n_e/∂t + div(n_e * v_e) = 0 其中n_e为电子密度,v_e为电子速度。 假设电子密度波的解形式为n_e = n_e0 * exp(i(kx - ωt)),其中n_e0为波动幅度,k为波矢,ω为角频率。 代入刘维尔方程得到:...
对于等离子体中的电子而言,如图2所示,比波运动较快和较慢的电子都存在,然而对于麦克斯韦分布而言,慢于相速度的电子多于快于相速度的电子,因此,对于电子而言,从波中获得能量的电子多于损失能量的电子,所以电子获得能量,而波损失能量被阻尼。随着 v≈vφ 处的电子被捕获,在接近相速度处 f(v) 变平,这个畸变就是我...
将式(14)以及等离子体频率 \omega_p=\sqrt{\frac{4\pi e^2 n_0}{m}} 代入式(15),整理得到: \langle\frac{\mathrm{d}W_k}{\mathrm{d}t}\rangle=\frac{E_1^2}{8\pi}\omega_p^2\int^\infty_{-\infty}\hat{f_0}(u)\mathrm{d}u\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}u}[u\frac{\sin(\...