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什么是等离子体(Plasma)  

2008-11-16 15:57:54|  分类: 大屏幕显示系统 |  标签: |举报 |字号 订阅

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什么是等离子体(Plasma) - 张新房 - 张新房的博客-安防、消防、楼控、弱电

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[1]。严格来说,等离子是具有高位能动能的气体团,等离子的总带电量仍是中性,借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出,结果电子已不再被束缚于原子核,而成为高位能高动能的自由电子。

等离子的原理

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。

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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太阳

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雷电

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极光

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。

等离子体在现实生活中的应用

  • 等离子电视
  • 等离子泡泡

来源:http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E7%AD%89%E9%9B%A2%E5%AD%90&variant=zh-cn

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