Onda al plasma
In fisica , un'onda di plasma è una propagazione concertata di particelle e campi .
Un plasma si comporta come un fluido , quasi neutro e conduttivo . Nei casi più semplici, è costituito da elettroni e una singola specie di ioni . In casi più complessi, ci sono diverse specie di ioni e persino particelle neutre. A causa della sua conduttività elettrica, il plasma è accoppiato a campi magnetici ed elettrici. Questo sistema di particelle e campi consente un'ampia varietà di onde .
Classificazione
Onde elettrostatiche ed elettromagnetiche
Le onde del plasma possono essere "elettromagnetiche" o "elettrostatiche", a seconda che vi sia o meno un campo magnetico oscillante. Usando la legge di Faraday per l' induzione delle onde piane, troviamo:
K×E~=ωB~{\ displaystyle \ mathbf {k} \ times {\ tilde {\ mathbf {E}}} = \ omega {\ tilde {\ mathbf {B}}}}.
Pertanto, le onde elettrostatiche possono essere solo longitudinali . Un'onda elettromagnetica, invece, può non avere una componente longitudinale.
Modalità
Possiamo anche classificare le onde in base alla loro oscillazione. Nella maggior parte dei plasmi, la temperatura dell'elettrone è paragonabile o supera la temperatura ionica. Ciò, tenendo conto della massa molto inferiore degli elettroni, implica che questi ultimi si muovano molto più velocemente degli ioni.
Un "modo elettronico" dipende dalla massa degli elettroni, ma si presume che gli ioni siano stazionari (cioè di massa infinita). Un "modo ionico" dipende dalla massa degli ioni, ma si presume che gli elettroni si ridistribuiscano istantaneamente (cioè di massa zero), secondo la legge di Boltzmann.
In casi più rari, come l'oscillazione ibrida inferiore, la modalità dipende sia dalla massa dello ione che dell'elettrone.
Polarizzazione
Possiamo anche classificare i modi a seconda che si propagino in un plasma “non magnetico”, oppure in base alla propagazione rispetto ad un campo magnetico stazionario: “parallelo”, “perpendicolare” o “obliquo”. Per le onde elettroniche elettromagnetiche perpendicolari, il campo elettrico può essere parallelo o perpendicolare al campo magnetico.
riassunto
Onde di plasma elementari
Caratteristica EM |
Oscillazione |
Termini & Condizioni |
Relazione di dispersione |
Nome
|
---|
Elettrostatico |
elettroni |
B→0=0 ou K→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0 \ {\ rm {o}} \ {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}} |
ω2=ωp2+3K2vth2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ omega _ {p} ^ {2} + 3k ^ {2} v_ {th} ^ {2}} |
Onda di Langmuir
|
K→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}} |
ω2=ωp2+ωvs2=ωh2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ omega _ {p} ^ {2} + \ omega _ {c} ^ {2} = \ omega _ {h} ^ {2}} |
oscillazione ibrida superiore
|
ioni |
B→0=0 ou K→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0 \ {\ rm {o}} \ {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}} |
ω2=K2vS2=K2γeKTe+γioKTioM{\ displaystyle \ omega ^ {2} = k ^ {2} v_ {s} ^ {2} = k ^ {2} {\ frac {\ gamma _ {e} KT_ {e} + \ gamma _ {i} KT_ {i}} {M}}} |
onda acustica ionica
|
K→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}} (di) |
ω2=Ωvs2+K2vS2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ Omega _ {c} ^ {2} + k ^ {2} v_ {s} ^ {2}} |
onda ciclotronica elettrostatica
|
K→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}} (Esattamente) |
ω2=[ωio-2+(Ωvsωvs)-1]-1{\ displaystyle \ omega ^ {2} = [\ omega _ {i} ^ {- 2} + (\ Omega _ {c} \ omega _ {c}) ^ {- 1}] ^ {- 1}} |
oscillazione ibrida inferiore
|
Elettromagnetico |
elettroni |
B→0=0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0} |
ω2=ωp2+K2vs2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = \ omega _ {p} ^ {2} + k ^ {2} c ^ {2}} |
Onda di luce
|
K→⊥B→0, E→1‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}, \ {\ vec {E}} _ {1} \ | {\ vec {B}} _ {0}} |
vs2K2ω2=1-ωp2ω2{\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2}} {\ omega ^ { 2}}}} |
onda "O"
|
K→⊥B→0, E→1⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}, \ {\ vec {E}} _ {1} \ perp {\ vec {B}} _ {0}} |
vs2K2ω2=1-ωp2ω2ω2-ωp2ω2-ωh2{\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2}} {\ omega ^ { 2}}} \, {\ frac {\ omega ^ {2} - \ omega _ {p} ^ {2}} {\ omega ^ {2} - \ omega _ {h} ^ {2}}}} |
onda "X"
|
K→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}} (polarizzazione circolare destra) |
vs2K2ω2=1-ωp2/ω21-(ωvs/ω){\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2} / \ omega ^ {2 }} {1 - (\ omega _ {c} / \ omega)}}} |
Onda "R"
|
K→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}} (polarizzazione circolare sinistra) |
vs2K2ω2=1-ωp2/ω21+(ωvs/ω){\ displaystyle {\ frac {c ^ {2} k ^ {2}} {\ omega ^ {2}}} = 1 - {\ frac {\ omega _ {p} ^ {2} / \ omega ^ {2 }} {1 + (\ omega _ {c} / \ omega)}}} |
Onda "L"
|
ioni |
B→0=0{\ displaystyle {\ vec {B}} _ {0} = 0} |
|
-
|
K→‖B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ | {\ vec {B}} _ {0}} |
ω2=K2vA2{\ displaystyle \ omega ^ {2} = k ^ {2} v_ {A} ^ {2}} |
Onda Alfvén
|
K→⊥B→0{\ displaystyle {\ vec {k}} \ perp {\ vec {B}} _ {0}} |
ω2K2=vs2vS2+vA2vs2+vA2{\ displaystyle {\ frac {\ omega ^ {2}} {k ^ {2}}} = c ^ {2} \, {\ frac {v_ {s} ^ {2} + v_ {A} ^ {2 }} {c ^ {2} + v_ {A} ^ {2}}}} |
onda magnetosonica
|
Riferimenti
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">