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技术资料

浅谈关于等离子体的波动的研究

 

波动是等离子体的基本运动形态,因此对等离子体中的波的研究具有极为重要的意义。此外,由于波提供了理论与实验的联系,一旦了解波动,就可用波来测量等离子体的各种参量,还可利用波来改变等离子体的状态,如用波来加热或约束等离子体。

而且,研究波动有着明显的实用意义,例如波在电离层中的传播等。波动还和不稳定性等问题紧密关联,因为不稳定性往往表现为振幅随时间增长的波。

等离子体中的波动模式非常复杂。既有横波(波矢k与电场E垂直),也有纵波(kE平行),也有非横非纵的波。有椭圆偏振波,也有圆偏振和线偏振波。

波的相速可以大于、等于或小于真空光速 c 。波的群速和相速可以平行、不平行或反平行。

波的形式如此之多,这是因为,等离子体中的带电粒子可以和波的电磁场发生作用而影响波的传播。

如果有外加磁场,则波动、磁场的扰动和粒子的运动互相影响,就使得波的模式更加繁杂。例如,正负电荷的分离,会产生静电场,其库仑力是恢复力,由此产生了朗缪尔波。

磁力线的弯曲,其张力是恢复力,由此产生了阿尔文波;等离子体中各种梯度,如密度梯度、温度梯度等,会引起漂移运动,漂移可以和波的模式耦合,由此产生了漂移波。

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