等离子体的描述方法
等离子体概述
一、等离子体概述物质有几个状态？学过初中物理的会很快回答固态、液态、气态。
其实，等离子态是物质存在的又一种聚集态，称为物质的第四态。
它是由大量的自由电子和离子组成，整体上呈现电中性的电离气体。
在一定条件下，物质的各态之间是可以相互转化的，当有足够的能量施予固体，使得粒子的平均动能超过粒子在晶格中的结合能，晶体被破坏，固体变成液体。
若向液体施加足够的能量，使粒子的结合键破坏，液体就变成了气体。
若对气体分子施加足够的能量，使电子脱离分子或原子的束缚成为自由电子，失去电子的原子成为带正电的离子时，中性气体就变成了等离子体。
物质的状态对应了物质中粒子的有序程度，等离子内物质中的粒子有序程度是最差的。
相应的，等离子体内的粒子具有较高的能量、较高的温度。
实际上，宇宙中99.9%的物质处于等离子态，它是宇宙中物质存在的普遍形式，不过地球上，等离子体多是人造的。
人工如何造出等离子体呢？从上面的论述可以看出，等离子体的能量是很高的，任何物质加热到足够高的温度，都会成为电离态，形成等离子体。
在太阳和恒星的内部，都存在着大量的高温产生的等离子体。
太阳和恒星的热辐射和紫外辐射能使星际空间的稀薄气体产生电离，形成等离子体，如地球上空的电离层就是这样来的。
各种直流、交流、脉冲放电等均可用来产生等离子体。
利用激光也可以产生等离子体。
等离子体如何描述？温度。
等离子体有两种状态：平衡状态和非平衡状态。
等离子体中的带电粒子之间存在库伦力的作用，但是此作用力远小于粒子运动的热运动能。
当讨论处于热平衡状态的等离子体时，常将等离子体当做理想气体处理，而忽略粒子间的相互作用。
在热平衡状态下，粒子能量服从麦克斯韦分布。
每个粒子的平均动能32E kT =。
对于处于非平衡状态下的等离子体，一般认为不同粒子成分各自处于热平衡态，分别用e T 、i T 、n T 表示电子气、离子气和中性气体的温度，并表示各自的平均动能。
可以用动力学温度E T （eV ）表示等离子体的温度，E T 的单位是能量单位，由粒子的动能公式可得2133222E E mv kT T ===，E T 就是粒子的等效能量kT 值（1eV 的能量温度，相应的开氏绝对温度为1T k==11600K ）。
等离子的形态
等离子的形态
等离子（Plasma）是物质的一种存在状态，也被称为物质的第四态，因为它既不同于固态、液态和气态这三种常见的物质状态。
等离子体的形态非常特殊，它是由大量的带电粒子（如电子和离子）组成的，这些粒子在空间中自由运动，形成了一种高度电离的气体。
等离子的形态多变，可以根据其所处的环境和条件呈现不同的外观和特性。
在宇宙中，等离子体广泛存在于恒星、行星和其他天体中，它们以炽热、发光的气态形式存在，形成了壮丽的星空景象。
在地球上，等离子体也可以通过人工方式产生，例如在实验室中的放电管或聚变反应堆中。
等离子的形态还与其温度和密度密切相关。
在高温和高密度的条件下，等离子体可以形成一团炽热的火焰或光芒四射的气球。
而在低温和低密度的条件下，等离子体可能呈现出稀薄、透明的状态，类似于普通的气体。
除了温度和密度外，等离子的形态还受到电磁场的影响。
在电磁场的作用下，等离子体中的带电粒子会发生运动和相互作用，形成复杂的结构和动态行为。
这些结构和行为不仅影响着等离子体的性质和功能，也为我们提供了研究和应用等离子体的基础。
总的来说，等离子体的形态是多样且复杂的，它可以呈现出不同的外观和特性，受到多种因素的影响。
对于等离子体的研究不仅有助于我们深入理解物质的本质和宇宙的演化，也为等离子体技术的应用提供了广阔的前景。
等离子体综述
等离子体综述摘要对等离子体、平均自由程、德拜长度等一些概念做了详细述说。
主要是分析了各种郎缪尔探针的优劣，及评价探针结构优劣的理论依据，最终得到最优化探针结构。
一、引言1.等离子体“等离子体”其本意是电离状态气体正负电荷大体相等，整体上处于电中性。
是气态下继续加热得到的一个状态。
我们知道，物质的温度实际上是用来描述其内部粒子运动的剧烈程度的，当气体温度很高时，气体的物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样，物质就变成由相互作用并自由运动的电子和正离子组成的混合物。
物质的这种存在状态被称为物质的第四态，即等离子体态。
等离子体中并不是所有的原子都会被离子化：工艺过程中用到的冷等离子体仅仅有1-10%被离子化，余下的气体仍然保持为中性原子或分子。
在更高的温度，例如热核研究，等离子体完全离化。
通常来说，粒子流是处于热平衡的，意味着原子或分子具有麦克斯韦速率分布f(v)=Ae−(12⁄mv2KT⁄)（1）A是标准因子，K是玻尔兹曼常数。
T是温度，它决定了分布宽度。
在等离子体中，离子、电子和中性粒子具有自己的温度：T i，T e，T n。
三种粒子能互相渗透，但不能充分地碰撞从而使三种粒子等温。
这是由于相对于大气压下的气体，等离子体密度非常低。
但是每种粒子能和自己充分碰撞从而获得麦氏分布。
非常热的等离子体可能不是麦氏分布了，这个时候需要“能动理论”解释。
为了方便，表示温度一般用电子电压（eV）。
典型低温等离子体电子温度是1~10eV，1eV=11,600K。
等离子体被普遍认为非常难理解，相对于流体动力学或电磁学来说确实是这样。
等离子体作为带电粒子流，既有粒子间的相互碰撞又会受到电场或磁场的长程力影响。
还有一个原因是，大部分的等离子体相当稀薄和热以至于不能视为连续的流体。
典型低温等离子体密度值是108-1012cm-3。
2.德拜长度和鞘层等离子体是带电粒子流，它以一种复杂的方式满足麦克斯韦方程组。
等离子体物理导论-刘万东
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第六章 几个重要的等离子体概念………………………………………… 113 §6.1 §6.1.1 §6.1.2 §6.2 §6.2.1 §6.2.2 §6.2.3 §6.2.4 §6.3 §6.3.1 §6.3.2 §6.3.3 §6.4 §6.4.1 §6.4.2 §6.4.3 §6.4.4 §6.4.5 库仑碰撞与特征碰撞频率……………………………………… 两体的库仑碰撞………………………………………………… 库仑碰撞频率…………………………………………………… 等离子体中的扩散与双极扩散…………………………. …… 无磁场时扩散参量…………………………………………. … 双极扩散………………………………………………………… 有磁场时的扩散系数…………………………………………… 有磁场时的双极扩散…………………………………………… 等离子体鞘层…………………………………………… ……. 鞘层的概念及必然性………………………………………. … 稳定鞘层判据………………………………………………. … 查尔德－朗缪尔定律………………………………………. … 朗道阻尼…………………………………………………. …… 伏拉索夫方程………………………………………………. … 朗缪尔波和朗道阻尼………………………………………….. 朗道阻尼的物理解释…………………………………………… 离子朗道阻尼与离子声不稳定性……………………………… 非线性朗道阻尼………………………………………………… 113 114 116 118 118 119 120 122 122 122 123 124 125 125 126 129 130 131
等离子体物理导论
▪ 可以粗略地认为等离子体由很多德拜球组成
▪ 在德拜球内，粒子之间清晰地感受到彼此的存在，存在着以库仑碰
撞为特征的两体相互作用；
▪ 在德拜球外，由于其它粒子的干扰和屏蔽，直接的粒子两体之间相
互作用消失，代之而来的是许多粒子共同参与的集体相互作用
长程的 库仑相互作用
德拜长度距离内 两体库仑碰撞
T 3/2 ni
exp
Ei T
Ei 14.5eV,T 0.03eV, n0 31025 m3 ni n0 2.51099
Ei 14.5eV,T 1eV, n0 11024 m3
普通气体 ni n0 等 1离.5子10体3
中性粒子、离子、电子 A, A , e 之间热平衡
德拜长度距离外 集体相互作用
德拜长度与鞘层
电子、离子德拜长度：
De,i
@
T0 e,i
ne0e2
1/ 2
等离子体德拜长度：
D
@
2 De
2 Di
1/ 2
第二讲
静态的等离子体德拜长度取决于低温成分 动态的等离子体德拜长度通常是电子德拜长度
离子的响应慢，离子达到热平衡更慢 等离子体边界必然是鞘层（自然边界或与物质相接触的边界）
等离子体定义 等离子体参数空间 等离子体描述方法
§1.2 等离子体重要特征和参量
德拜屏蔽和等离子体空间尺度 等离子体特征时间 等离子体判据
§1.3 等离子体物理发展简史及研究领域
第二讲
等离子体科学发展简史
▪ 19世纪30年代起
–放电管中电离气体，现象认识 –建立等离子体物理基本理论框架
等离子体百科
等离子体等离子体等体又叫做电浆，是由部份电子被剥夺后的及原子被后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它普遍存在于中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。
等离子体是一种专门好的，利用通过巧妙设计的磁场能够捕捉、移动和加速等离子体。
的进展为材料、能源、信息、环境空间，，地球物理等科学的进一步进展提新的技术和工艺。
简介看似“神秘”的等离子体，实际上是中一种常见的物质，在、、中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99%。
21世纪人们已经把握和利用电场和磁场产生来操纵等离子体。
例如焊工们用焊接金属。
等离子体可分为两种：高温和。
低温等离子体普遍运用于多种等离子体生产领域。
例如：，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。
更重要的是在中的蚀刻运用，让成为现实。
只有在温度足够高时发生的。
和恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99%。
是在下发生的等离子体（尽管电子的温度很高）。
低温等离子体体能够被用于、变性等表面处置或在和上进行沉淀涂层处置。
等离子体（Plasma）是一种由和带电为要紧成份的物质形态，普遍存在于中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或“超气态”，也称“电浆体”。
等离子体具有很高的，与存在极强的作用。
等离子体是由在1879年发觉的，1928年美国科学家和汤克斯（Tonks）第一次将“等离子体”（plasma）一词引入，用来描述气体放电管里的物质形态[1]。
严格来讲，等离子体是具有高动能的气体团，等离子体的总带电量仍是中性，借由或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已再也不被束缚于，而成为高位能高动能的自由电子。
等离子体是物质的第四态，即电离了的“气体”，它呈现出高度激发的不稳固态，其中包括(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。
其实，人们对等离子表现象并非生疏。
在里，灼热烁烁的火焰、辉煌夺目的、和绚烂壮丽的等都是等离子体作用的结果。
关于整个宇宙来讲，几乎99．9%以上的物质都是以等离子体态存在的，如和行星际空间等都是由等离子体组成的。
等离子体物理一
// B 沿磁力线方向的磁场梯度
dv // dB dt m dz
dv // dB mv // v// dt dz d 1 dt 2 1 2
d 1 2 dB ( mv // ) dt 2 dt
2 2 mv )0 洛伦茨力不做功： ( mv //
d 0 dt
B2 ( B) B ( B ) B ( ) 2
（6）
2 m 2 v B2 vB c 4 (v// ) B ( ) qB 2 2
（7）
3. B // B
B 0
r
思考：赤道环电流的形成？
1 B (rBr ) z 0 r r z
等离子体振荡周期（特征时间）：
pe 1 / pe
pe
准电中性条件
德拜长度距离上 两粒子的作用时 间：
pe De / vTe 0Te / nee2 / Te / me 1 / pe pi Di / vTi 0Ti / ni e2 / Ti / mi qB2
对力F：电场力、重力、磁场梯度力，q=±e
vE EB B2 mg B qB2
电场力 重力
不产生电流 产生电流
（3）
vg
（4 ）
磁场梯度力
1 2 B FB B mv 2 B 1 1 B B2 2 B B 2 vB m v m v ( ） （5） 3 4 2 qB 2 qB 2 2 2 m v// Rc B 2. 磁力线弯曲 F m v// R vc 2 2 c 2 qB R R c
dB d ( B ) dt dt
（9）
等离子体物理及应用领域
等离子体物理及应用领域什么是等离子体？由大量的带电粒子组成的非束缚态的宏观体系非束缚性：异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒子元是正负荷电的粒子（电子、离子），而不是其结合体。
粒子与电磁场的不可分割性：等离子体中粒子的运动与电磁场（外场及粒子产生的自洽场）的运动紧密耦合，不可分割。
集体效应起主导作用：等离子体中相互作用的电磁力是长程的。
等离子体是物质第四态电离气体是一种常见的等离子体需要有足够的电离度的电离气体才具有等离子体性质。
“电性”比“中性”更重要 ( 电离度 >10-4 )放电是使气体转变成等离子体的一种常见形式等离子体 电离气体宇宙中90％物质处于等离子体态人类的生存伴随着水，水存在的环境是地球文明得以进化、发展的的热力学环境，这种环境远离等离子体物态普遍存在的状态。
因而，天然等离子体就只能存在于远离人群的地方，以闪电、极光的形式为人们所敬畏、所赞叹。
由地球表面向外，等离子体是几乎所有可见物质的存在形式，大气外侧的电离层、日地空间的太阳风、太阳日冕、太阳内部、星际空间、星云及星团，毫无例外的都是等离子体。
地球上，人造的等离子体也越来越多地出现在我们的周围。
日常生活中：日光灯、电弧、等离子体显示屏、臭氧发生器 典型的工业应用：等离子体刻蚀、镀膜、表面改性、喷涂、烧结、冶炼、加热、有害物处理高技术应用：托卡马克、惯性约束聚变、氢弹、高功率微波器件、离子源、强流束、飞行器鞘套与尾迹等离子体参数空间密度(cm -3)温度 (度)太阳核心 磁约束 聚 变霓虹灯 北极光火 闪电日冕氢星际空间 荧光气体 液 体 固 体惯性聚变星太阳风等离子体的描述方法⏹ 等离子体描述是一致的，通常是经典、非相对论的体系经典：3/1/-∝∝n p h λ非相对论：2ω∝T▪ 电磁场运动 麦克斯韦方程▪ 粒子运动▪ 直接粒子描述： 每个粒子运动由牛顿方程描述（对现实体系的粒子数几乎是不可能的，计算机 PIC 模拟方法以此为基础） ▪ 动力论描述：相空间粒子概率分布()t v x f ,,描述，ct f v a x v t f dt df ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=∂+∂+∂∂= 流体描述：将等离子体视为电磁相互作用起主导作用的流体，（电）磁流体（EMHD ，MHD ）等离子体分类冷等离子体（a i e T T T ,≠）如：极光、日光灯低温等离子体热等离子体（a i e T T T ,=）如：电弧、碘钨灯高温等离子体如：聚变、太阳核心低温等离子体的电子温度小于10000°C ，电子能量是1eV ，而高温等离子体的电子温度则大于此温度。
物理实验技术中的等离子体参数测量方法概述
物理实验技术中的等离子体参数测量方法概述等离子体是一种高度电离气体状态，广泛存在于自然界和工业应用中。
在物理研究和工程实践中，准确测量等离子体参数对于理解等离子体行为以及优化等离子体应用至关重要。
本文将概述物理实验技术中常用的等离子体参数测量方法。
1. 等离子体密度测量等离子体密度是描述等离子体的基本参数之一，衡量等离子体中带电粒子的数量。
测量等离子体密度的一种方法是利用光谱技术。
光谱法通过测量发射光的强度和波长来确定等离子体密度。
此外，也可以使用电测量技术，如电子探针或Langmuir探针测量等离子体密度。
2. 等离子体温度测量等离子体温度是描述等离子体的热力学性质的重要参数。
其中一种测量等离子体温度的方法是利用等离子体的辐射特性。
等离子体发射的辐射光谱与温度有关，通过测量辐射光的强度和波长可以得到等离子体的温度信息。
此外，还可以使用电测量技术，如电子能谱测量等离子体温度。
3. 等离子体电荷测量等离子体的电荷性质对于等离子体行为的理解和控制具有重要意义。
测量等离子体的电荷可以使用电子探针或Langmuir探针等技术。
电子探针通过测量等离子体中电子的能谱来确定电荷信息。
Langmuir探针则测量等离子体中的电流和电压以获得电荷信息。
4. 等离子体传输参数测量等离子体的传输参数是描述等离子体动力学行为的重要参数，如等离子体密度、温度、速度和流动等。
其中一种常用的方法是利用激波法测量等离子体的速度和流动性质。
激波法测量等离子体流动的原理是通过在等离子体中产生激波并测量激波传播的速度和形状来推断等离子体的速度和流动参数。
此外，也可以利用激光干涉仪等光学技术测量等离子体的速度和流动性质。
5. 等离子体诊断技术的发展趋势随着科学技术的发展，等离子体诊断技术也在不断进步。
传统的等离子体参数测量方法已经得到了广泛的应用，但仍存在一些局限性，如测量精度、实时性和非侵入性等方面的挑战。
因此，研究人员正在不断探索新的等离子体诊断技术。
等离子体名词解释
等离子体名词解释等离子体是一种物理状态，它由原子和分子的混合组成，表现为少量离子和大量电子所组成的微小体系。
它是一种非常宽泛的状态，可以出现在惰性气体、高温等环境中，也可以受到化学反应的抑制。
等离子体是一种复杂的材料，能够实现在特定情况下，物质和能量的热力学相互作用。
等离子体由离子，电子和原子组成，因此也被称为电离气体或者带电气体。
它被用来描述物质状态和性质，而不是物质的理化性质，它的凝聚态特性取决于电离度和温度的物理参数。
离子的特性取决于离子化学物质的组成，而电子的特性取决于能量，浓度和热力学参数。
等离子体是一种体系，具有充满活力的性质，可用于许多应用领域，如空气净化、微波处理、电子装配、态势诊断等等。
它们可以在空气中自发形成，或者被特定的设备和设施进行控制。
等离子体的用途包括分解、混合、反应、聚合、沉积、控制，这是由其极性和节点单元的组合所给出的。
等离子体存在的状态可以有三种：温度非常低的情况下出现的离子液体，温度中等的情况下出现的等离子体，以及温度较低的情况下出现的湿等离子体。
等离子体在高温和高压下可以形成非常强大的能量，用于热力学反应，可以在短时间内实现很高的温度和压力，这些温度和压力可以达到几万度或几十兆帕。
此外，等离子体还应用于等离子体化学分析，是一种准确的，快速的分析手段，可以用于分离和检测有机物质、离子以及微量有机分子的结构。
等离子体及其分子还可以用于许多领域，如细胞治疗、生物追踪、分子传感器、材料改性等。
等离子体的优势还在于广泛的应用范围。
它可以用于高精度的材料表面处理、光学电子表面塑料金属改性、电子元器件封装制造、半导体表面处理和航空机械装配等。
等离子体可被用作催化剂，抑制反应，调控化学反应速率，以及活化、净化和分解物质，它对材料的性能有很大的改善。
总之，等离子体的多样性和可控性使其有许多应用前景，它可以用于制造和处理许多种材料，而且在很多科学研究中，等离子体也可以起到很好的作用。
弧光放电等离子-概述说明以及解释
弧光放电等离子-概述说明以及解释1.引言1.1 概述弧光放电等离子是一种常见的等离子体形态，它是通过电弧放电产生的电离气体。
在弧光放电等离子中，电子与离子呈现高度活跃的状态，具有很高的能量和反应性。
通过适当的电流和电压控制，可以在气体中产生弧光放电等离子。
弧光放电等离子在工业和科研领域有着广泛的应用。
在工业方面，弧光放电等离子可以用于材料表面的改性处理，例如表面硬化、薄膜沉积等。
此外，弧光放电等离子还可以用于金属的切割、焊接等加工过程。
在科研领域，弧光放电等离子则被用于等离子体物理与化学研究，例如等离子体诊断、等离子体反应动力学等方面。
弧光放电等离子的研究和应用具有重要意义。
一方面，深入理解和掌握弧光放电等离子的原理和特性，有助于提高工业加工的效率和质量，并推动科研领域的发展。
另一方面，进一步研究弧光放电等离子的未来发展方向，有助于探索新的应用领域和创新技术，为社会的进步和发展做出贡献。
本文将对弧光放电等离子的定义和原理进行详细介绍，同时探讨其在不同领域的应用。
并在结论部分对弧光放电等离子进行总结，同时展望其未来的发展方向。
通过对弧光放电等离子的全面了解和研究，将为相关领域的进一步探索和创新提供理论基础和实际指导。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以描述文章将按照以下几个部分展开，以提供给读者一个清晰的阅读框架。
具体如下：文章结构如下：1. 引言：介绍弧光放电等离子的背景和重要性，并概述后续章节的内容。
2. 正文：2.1 弧光放电等离子的定义和原理：详细解释什么是弧光放电等离子，包括其产生的原理、基本特性和相关关键概念等。
2.2 弧光放电等离子的应用领域：介绍弧光放电等离子在实际应用中的多个领域，包括工业、医学、环境等，探讨其在各个领域中的应用案例和未来潜在的发展空间。
3. 结论：3.1 对弧光放电等离子的总结：对前文所述内容进行总结，强调弧光放电等离子的重要性和应用前景。
3.2 弧光放电等离子的未来发展方向：展望弧光放电等离子在未来的发展方向，并提出对其进一步研究和应用的建议。
1 等离子体概述
) )
=
exp[σ
( Et
−
EA
)
−σ
( Et
−
EB
)]
(1.14)
现在我们假设和系统 S1 相比起来系统 S2 非常大，因此 EA 和 EB 表示了
在系统 S2 能量中的很小变化，我们将上式泰勒展开为：
g2 ( Et g2 ( Et
− −
EA ) EB )
exp
−
EA
dσ dE
+
EB
dσ dE
en∞ ε0
exp
eφ Te
−1
(1.22)
这是一个难解的非线性方程，但是在远离栅格处 | eφ /Te | << 1，因此
我们可以运用泰勒表达式： exp eφ 1+ eφ 。所以：
Te
Te
d 2φ dx2
=
en∞ ε0
e Te
φ
=
e2n∞ ε 0Te
φ
解得： φ = φ0 exp(− | x | /λD ) ；
个假设仅仅近似正确。]
因此等离子体的整体电流密度为：
j
=
qi
1 4
ni′vi
+
qe
1 4
ne′ve
(1.27)
电流密度必须为零，则：
=
en∞ 4
{vi
−
exp
eφs Te
ve }
(1.28)
φs
=
Te e
ln
|
vi ve
|=
Te e
1 2
ln
等离子体
等离子体当物质的温度从低到高变化时，物质将逐次经历固体、液体和气体三种状态；当温度进一步升高时，气体中的原子、分子将出现电离状态，这种由大量带电粒子（有时还有中性粒子）组成的体系便是等离子体。
等离子体是区别于固体、液体和气体的另一种物质存在状态，故又称为物质第四态。
等离子体基本性质1.电荷屏蔽现象等离子体是由大量带电粒子组成的多粒子体系，两个带电粒子之间本来是简单的库仑作用，但由于周围大量带电粒子的存在，会出现电荷屏蔽现象，这是等离子体的重要特征之一。
如果在等离子体中考查任一个带电粒子，由于它的静电场作用，在它的附近会吸引异号带电粒子，同时排斥同号电荷的粒子，从而在其周围会出现净的异号“电荷云”，这样就削弱了这个带电粒子对远处其他带电粒子的作用，这就是电荷屏蔽现象。
因此，等离子体中，一个带电粒子对较远处的另一个带电粒子的作用，就不再是库仑势，而应是“屏蔽库仑势”。
对电荷屏蔽现象作讨论，即屏蔽势和德拜长度的表示设原点处一电荷为q 的粒子，称为中心粒子。
则在中心粒子q 的周围出现屏蔽电荷云。
空间的电荷分布为屏蔽电荷云和中心粒子q 之和，即)()(r q e n e Zn r e i δρ+-= （1）补充：静电学中，很容易遇到泊松方程，对于泊松方程的推导如下：静电场中有ρφεεεεφρ=-∇⋅∇=⋅∇=⋅∇⇒⎪⎩⎪⎨⎧=-∇==⋅∇)()(E E E D E D ερφ-=∇⇒2 （ρ为电荷体密度） 空间的电势分布是由屏蔽电荷云和中心粒子q 共同产生的，根据静电学，空间电势分布)(r φ应满足泊松方程，即2)()(ερφr r -=∇ （2）由于离子惯性远远大于电子惯性，故忽略电子运动的影响，即0i i n n =，0i n 是离子不受中心电荷影响时的均匀分布。
假设电子受势场影响处于热平衡状态，电子大平衡时的分布取势场为φe -时的波尔兹曼分布，即eT e e e n n /0e φ= （3） 由等离子体的电中性00Z e i n n = （4） 将（3）式和（4）式代入（1）式，则空间电荷分布可写为)()e 1()(/0r q e n r eT e e δρφ+-= （5） 等离子体中电子温度都比较高，满足φe ＜＜e T 条件，可取近似e T e T e e /1e /φφ+≈，故)(/)(/)(2020r q r q T e n r D e e δλφεδφρ+-=+-≈ （6）D λ即为德拜长度。
等离子体及其物理特性
4.(4)电子平均动能 。
5.(5)空间电位分布。
此外，由于等离子体中带电粒子间的相互作用是长程的库仑力，使它们在无规则的热运动之外，能产生某些类型的集体运动，如等离子振荡，其振荡频率f，称为朗缪尔频率或等离子体频率。电子振荡时辐射的电磁被称为等离子体电磁辐射。
3.稀薄气体产生的辉光放电
本实验研究的是辉光放电等离子体。
正辉区是我们感兴趣的等离子区。其特征是：气体高度电离；电场强度很小，且沿轴向有恒定值。这使得其中带电粒子的无规则热运动胜过它们的定向运动。所以它们基中上遵从麦克斯韦速度分布律。由其具体分布可得到一个相应的温度，即电子温度。但是，由于电子质量小，它在跟离子或原子作弹性碰撞时能量损失很小，所以电子的平均动能比其它粒 子的大得多。这是一种非平衡状态。因此，虽然电子温度很高（约为105）， 但放电气体的整体温度并不明显升高，放电管的玻璃壁并不软化。
电导率探针由磁场线圈和探测线圈组成。它利用磁场和等离子体相互作用原理来确定等离子体的电导率。电导率探针有电导率计（图7)和射频电导率探针（图8）等类型。对于电导率计，当高速运动的等离子体切割其磁场线圈的磁力线时，等离子体中便产生感应电流。这又在探测线圈中造成磁通量的变化并感生出电动势。在已知等离子体运动速度的情况下，测量探测线圈中的感应端电压，可以得到等离子体的电导率。射频电导率探针是把磁场线圈和探测线圈合成一个。它利用振荡器产生高频振荡，并通过电介质窗口传输到等离子体中，从而感应出涡流，涡流又影响线圈的阻抗。测量线圈的品质因数（Q值）或谐振频率的变化,可以确定等离子体的高频电导率。 微波法利用电磁波频谱中的微波与等离子体相互作用的原理来测量等离子体参量的方法。微波在等离子体中传播时,会使微波器件的工作状态发生变化（如Q值下降等），并发生吸收、相移以及反射、折射、散射等过程。相应的衰减量、相移量和反射量等物理量可由实验测定，而它们对等离子体的电子密度、碰撞频率等参量的依赖关系则可由理论分析给出。基于这类现象的诊断称为微波传输测量，它分为空腔法和自由传播法两种。图9给出自由传播法的三种基本方法，可进行衰减测量、反射测量和相移测量等。另一类微波法是测量等离子体的微波辐射（如黑体辐射、轫致辐射、回旋辐射和相干辐射等），从而获得有关等离子体温度、不稳定性等特性的信息。
等离子体现象
等离子体是一种由热电子，原子核及原子核的离子组成的物质状态。
它可以被认为是一种普遍存在的物质，可以用来描述星系、太阳系、星际介质以及宇宙中许多现象。
它是由非等离子体物质（例如气体）经过电场或热力作用，而产生的一种物质状态。
等离子体是一种由热电子、原子核和原子核的离子组成的物质状态，它可以被用来描述星系、太阳系、星际介质以及宇宙中许多现象。
等离子体的电离能级比普通气体离子化能级高出许多，这使得等离子体可以产生大量的电子和离子，从而形成一个由电离态粒子和离子组成的电流系统。
由于等离子体中的电子和离子的热运动和电场的作用，这种电流系统可以产生许多现象，如电离辐射、热辐射、等离子体体系中的电子结构、等离子体现象等。
等离子体是天体物理学、大气物理学和宇宙物理学中的主要研究对象，广泛应用于等离子体天文学、等离子体实验物理学、应用物理学和工程物理学等领域。
等离子体的研究可以帮助我们了解星系、太阳系、星际介质以及宇宙中的各种现象。
等离子体也可以用于实验物理学研究，比如研究电子结构、电子电压等，也可以用于应用物理学研究，如电离辐射、热辐射等。
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等离子体的动力论和流体描述
等离子体既然是与电磁场做相互作用，首先看电磁场对等离子体的影响。
我们对带电粒子的单粒子运动的理论已经有了一些认识，但对于等离子体是如何影响电磁场的，还需要有所了解。
从Maxwell方程组可以看到，主要是电荷分布和电流分布（以及边界条件）决定了电磁场。
而电荷分布与等离子体各个带电成分的密度分布有关。
如果没有新的复合和电离过程，密度分布满足连续性方程。
对流体进行描述，考察各个物理量随着时间的变化，常用的是欧拉法，即考察固定的地点上物理量随时间的变化，另外一种方法是拉格朗日法，是考察固定的物质上的物理量随时间的变化。
因为物质是移动的，因此不但随时间变化，也随空间变化。
我们分别就这两种方法，考察等离子体的连续性方程。
连续性方程
假设等离子体没有产生（电离）、没有消失（复合），一块等离子体的数量会保持不变。
()0d n V dt
∆= 这里是随体微分，即拉格朗日法描述流体。
为了了解体积元的变化，先看看流体中一段长度元的变化。
21
=-l r r
经过时间t ∆之后，新的位置为 ()2
1221121()()()()t t t t
'''=-=+∆--∆=+-∆=+⋅∇∆l r r r v r r v r l v r v r l l v 即d dt =⋅∇l l v ，应用这个结果，考
察一个小体积元V x y z ∆=∆∆∆，因而，
d x dt x
∆∂=∆∂x v ，取x 分量，x v d x x dt x ∂∆=∆∂，因此， ()()()0d dn d x d y d z n V V n y z x z x y dt dt dt dt dt dn n V dt
∆∆∆∆=∆+∆∆+∆∆+∆∆=+∇⋅∆=v 电流分布不但与等离子体各个带电成分的密度分布有关，而且与它们的运动速度有关。
动力论的描述使用分布函数f(t, x , v )，不但包含密度信息，也包含了带电粒子的速度信息。
这是在相空间中的密度分布，类似r
于普通的密度分布，不过空间变为6维。
为了便于想象，我们考虑一维的运动，这样，分布函数的相空间就是2维的（x ，v ），可以直观的画出。
分布函数(,,)f t x v 描述等离子体的状态，其中,x v 分别看作独立的变量。
从分布函数可以求出密度分布，即将所考察区域内的所有速度的粒子统计得到。
其他宏观物理量也可以用类似方法求得。
(,)(,,)v n t f t d =⎰x x v v 错误!未找到引用源。
一般来说，宏观物理量可以通过计算速度的加权平均获得：
1(,)(,,)(,)v
t f t d n t ψ=ψ⎰x x v v x 错误!未找到引用源。
最常见的分布是Maxwllian 分布： 322
02exp()2M T mv f n m T π⎛⎫=- ⎪⎝⎭
动力论方程
相空间的连续性方程是动力论方程。
如果等离子体中的带电粒子没有新生或者复合，其数量在相空间。