淺談等離子體的波動模式

  【等離子清洗機】等離子體中的波動模式非常復雜。既有橫波（波矢k與電場E垂直）,也有縱波（k與E平行），也有非橫非縱的波。有橢圓偏振波，也有圓偏振和線偏振波。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，這是因為，等離子體中的帶電粒子可以和波的電磁場發(fā)生作用而影響波的傳播。如果有外加磁場，則波動、磁場的擾動和粒子的運動互相影響，就使得波的模式更加繁雜。

  例如，正負電荷的分離，會產(chǎn)生靜電場，其庫侖力是恢復力，由此產(chǎn)生了朗繆爾波；磁力線的彎曲，其張力是恢復力，由此產(chǎn)生了阿爾文波；等離子體中各種梯度，如密度梯度、溫度梯度等，會引起漂移運動，漂移可以和波的模式耦合，由此產(chǎn)生了漂移波。

  波可以粗分為冷等離子體波與熱等離子體波。【等離子清洗機】當粒子的熱速遠小于波速，以及回旋半徑（對磁化等離子體來說）遠小于波長時，這時是冷等離子體，其波動現(xiàn)象采用磁流體力學方法來研究。

  非磁化冷等離子體中的波有光波，波速比真空光速c大。對于磁化冷等離子體，它是各向異性的,介電常數(shù)成為張量。如同其他各向異性介質(zhì)中會有兩支波一樣,磁化冷等離子體中也有兩支波：尋常波與非常波。

  當?shù)入x子體的折射率 n = 0時，波被截止而反射，當n → ∞ 時，波與共振粒子作用而被粒子吸收。例如,當波矢k與外磁場平行時，頻率為 w = wce的非常波會與繞磁場回旋的電子共振，w = wci的尋常波則會與回旋離子共振，wce 和 wci 分別是電子及離子的回旋頻率,此時，波的能量被吸收，形成回旋阻尼。對于熱等離子體，粒子的熱運動以及有限回旋半徑引進了一些新的模式和新的效應(yīng)。【低溫等離子表面處理機】 

  非磁化熱等離子體中的波除光波外，還有電子朗繆爾波及離子聲波。朗繆爾波會與速度相近的電子共振而形成朗道阻尼。

  磁化熱等離子體中波的一個特點是，由于多普勒效應(yīng)等原因,頻率為 w ＝lwce ( l = 0，1，2，…)的非常波會與回旋電子共振, w ＝lwci ( l = 0，1，2，…)的尋常波會與回旋離子共振，形成切倫科夫阻尼及回旋阻尼。

在非均勻等離子體中，除了會產(chǎn)生漂移波外，在一定條件下，不同模式的波可以互相轉(zhuǎn)化，例如非常波可轉(zhuǎn)化為尋常波或縱波。非線性波有激波、無碰撞激波、孤立波等。如考慮到非線性效應(yīng)，則不同模式的波既可互相轉(zhuǎn)化，也可互相激發(fā)，如橫波可以激發(fā)縱波。波動理論不僅研究色散關(guān)系，也研究等離子體中波和波相互作用、等離子體中波和粒子相互作用等。【等離子表面清洗】

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