ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Колебания электронной плазмы из "Неравновесная термодинамика и физическая кинетика " Применим линеаризованное уравнение Власова (7.64) к исследованию колебаний электронной плазмы. [c.130] Формула (7.79) позволяет определить закон дисперсии продольных волн в плазме, т. е. зависимость круговой частоты со от волнового вектора к. [c.130] Закон дисперсии в рассматриваемом приближении таков, что циклическая частота колебаний о не зависит от волнового вектора и равна постоянной ленгмюровской частоте. Это указывает на аномально сильную дисперсию колебаний электронной плазмы, именно такую, что величина групповой скорости равна нулю, -г. е. колебания в этом случае не распространяются. Созданная электронная макроскопическая неоднородность в плазме не ре-даксирует, как в обычном газе, а вибрирует (не распространяясь) с большой частотой гоо=5-10 с при =10 м ). [c.131] Из уравнения (7.85) следует, что при ы озо волновой вектор будет действительным, т. е. в этом случае в плазме будет распространение продольных волн. В случае же со мо /г мнимо, нет распространения пространственная зависимость решения в этом случае аналогична статической поляризации. [c.132] Все приведенные результаты были получены А. А. Власовым в 1938 г. в фундаментальной работе О вибрационных свойствах электронного газа . [c.132] Явление диссипации энергии продольных волн в бесстолкно-вительной плазме называется затуханием Ландау. Как видно из (7.87), диссипация вызывается электронами, скорость которых в направлении распространения электрической волны совпадает с фазовой скоростью волны Ьк=(л к. Относительно этих электронов поле стационарно и производит над ними работу, которая при усреднении по времени не обращается в нуль. [c.134] Вывод о затухании плазменных волн получен из обратимого по времени кинетического уравнения Власова. Это затухание не сопровождается ростом энтропии, представляя собой термодинамически обратимый процесс. Оно может быть установлено непосредственно из уравнений механики. [c.134] Мы рассмотрели колебания нерелятивистской плазмы. Однако в ряде случаев необходимо учитывать и релятивистские эффекты. Это, во-первых, случай достаточно высоких температур, когда энергия теплового движения частиц 0=кТ сравнима с их энергией покоя тс , и, во-вторых, рассмотрение явлений, обусловленных той частью распределения частиц по скоростям, для которой скорость частиц сравнима со скоростью света (это возможно даже при нерелятивистской температуре). [c.134] В релятивистской плазме наряду с теми колебаниями, которые были нами рассмотрены (так называемые ленгмюровские колебания), возможны также колебания с законом дисперсии, похожим на закон дисперсии звуковых волн в нейтральном газе . На существование таких колебаний указывал А. А. Власов. В нерелятивистской плазме ввиду сильного затухания Ландау этот тип колебаний существовать не может. Однако такие колебания возможны в ультрарелятивистской плазме, одномерной к тепловому разбросу скоростей, которое реализуется в сильном внешнем магнитном поле. В трехмерной плазме колебания такого типа невозможны. Таким образом, вибрационные свойства релятивистской плазмы существенно зависят от анизотропии функции распределения в пространстве скоростей. [c.134] Кроме рассмотренных нами кинетических уравнений Больцмана и Власова известны и другие кинетические уравнения, приближенно описывающие различные неравновесные классические системы. [c.134] Разлагая далее р по степеням малого параметра и используя аналогично классическим начальные условия , получают кинетическое приближение первого приближения и т. д. Предполагая малость потенциала взаимодействия пары частиц, находят квантовое кинетическое уравнение Больцмана. [c.135] В квазиклассическом приближении, когда все величины медленно изменяются на расстояниях порядка длины волны частицы (т. е. когда состояние частицы определяется координатой и импульсом, но ее импульс и энергия дискретны, частицы квантово неразличимы и удовлетворяют принципу Паули), можно пользоваться кинетическим уравнением Больцмана. Как мы увидим в следующей главе, учет квантовых свойств частиц в этом случае состоит в использовании для приближенного вычисления члена столкновений равновесной функции распределения Ферми — Дирака или Бозе — Эйнштейна. [c.135] Вернуться к основной статье