等离子体物理

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(1)通过实验方法对等离子体的实验研究具有以下特点。
对于自然等离子体,即天体、空间和地球大气层中的等离子体,人们不可能通过地面实验室的一般方法来调节或控制实验条件,也不可能通过常规的方法来控制,而只能通过日益增多的天文和空间控制观察员来实现,例如光学、无线电、X射线、现代飞机和卫星,“空间实验室”接收它们发出的各种辐射,包括粒子。基于大量的观测结果,在了解天体物理学和空间物理的基础上,通过分析和综合已有的等离子体物理理论,可以深入了解这些自然等离子体的现象、性质、结构、运动和演化。以及现有的基础实验数据。
为了研究或使用各种人工等离子体,我们必须首先制造它们。为了创造新的等离子体或扩展其性能参数,我们必须对此有一定的了解。因此,对于人工等离子体,在研究时只能采用制造方法,将研究与制造周期结合起来,逐步推进。例如可控聚变等离子体的研究就是通过几代实验设备产生具有特定性质的等离子体,并逐步提高其温度和抑制。每一代设备的设计都必须在现有等离子体实验的基础上,通过外推法和定量计算来确定。特别是对于大型设备的建设,更要在各种经过检验和成熟的工程技术基础上,必要时及时开发单一的新技术(如强流电子束技术、离子束技术)作为补充。设备完成后,实验的第一步是通过各种仪器对设备产生的等离子体进行测量。测量数据应根据现有理论进行处理,以获得特定等离子体形成过程的定性和定量结果以及设备中现象的详细特征。这是血浆诊断的内容。实验条件的调节和控制也必须以测量和诊断的结果为基础,然后才能与现代信息和控制技术相结合,形成闭环运行,从而促进实验研究。
实验结果应与理论分析相比较,对应参数条件,确定实验和理论的方向。等离子体实验的因素复杂多变,难度大,不准确,理论描述还很不完善。实验中经常出现意想不到的结果,这是理论创新的重点。
(2)理论描述包括近似方法和统计方法。
粒子轨道理论和磁流体力学是近似方法。粒子轨道理论把等离子体看作一组独立的带电粒子,只讨论单个粒子在外部电磁场中的运动特性,而忽略了粒子间的相互作用,即近似粒子运动方程。这个理论只适用于薄等离子体的研究。稠密等离子体在一定条件下也可以通过测定来描述等离子体的运动
等离子体物理学是一门研究等离子体形成及其各种性质和运动规律的学科。这种聚变的应用前景主要集中在轻核聚变,即利用磁约束等离子体的连续聚变反应。
等离子体物理学
简介
等离子体物理学是一门研究等离子体形成及其各种性质和运动规律的学科。宇宙中大多数物质都处于等离子体状态。例如,太阳中心区域的温度超过1000万度,太阳中的大部分物质处于等离子体状态。地球高度的电离层也处于等离子体状态。
发展道路
19世纪以来的气体放电研究和20世纪初以来的高空电离层研究推动了等离子体的研究。自20世纪50年代以来,为了通过光聚变反应解决能量问题,等离子体物理学得到了迅速发展。
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教材
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等离子体物理已成为丰富物理学的一个新分支。由于等离子体的多样性、现象的复杂性和广泛的应用,对其状态的研究方兴未艾。它结合实验、理论和数值计算三个方面,拓展深度和广度。
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