Плазменная волна

Плазма — ионизированный газ, состоящий из нейтральных и заряженных частиц; степень ионизации может быть частичной или полной. Одно из важнейших свойств плазмы — квазинейтральность: плотности частиц с положительным и отрицательным зарядом в ней практически совпадают.

Плазма обладает выраженными электропроводными свойствами. В простейшем случае она состоит из электронов и положительно заряженных ионов одного типа, а благодаря электропроводности способна взаимодействовать с электромагнитными полями.

Типы волн в плазме

Волны в плазме — это набор частиц и полей, распространяющихся с повторяющейся периодичностью. В плазме существует два основных типа волн: поперечные электромагнитные и продольные электростатические. Эти волновые явления представляют особый интерес при исследовании электродинамики плазмы, поскольку от их параметров зависят свойства плазмы в целом.

Дисперсия в плазме

Специфика плазмы как волновой среды — выраженная дисперсия, временная и пространственная. Временная дисперсия проявляется в запаздывании ответа плазмы на внешние поля из-за собственных колебательных движений частиц: при наличии внешнего электромагнитного поля в плазме проявляются такие временные характеристики, как периоды вращения частиц. Пространственная дисперсия связана с тепловым движением частиц, которое вызывает корреляцию их движения на определённых расстояниях.

Черенковское излучение

Один из физических факторов, вызывающих образование плазменных волн, — черенковское излучение. Суть явления в том, что при быстром движении заряженной частицы возникает поляризация среды, скорость распространения которой совпадает со скоростью волн в плазме. Если скорость частицы превышает фазовую скорость волн, происходит «отрыв» поляризации, сопровождающийся излучением значительного количества энергии. Это излучение не связано с ускорением или замедлением частицы — оно проявляется именно при неизменной скорости заряда — и возникает всегда, когда поток заряженных частиц движется быстрее фазовой скорости волн в среде.

Плазменная резка металла →