Плазменные колебания возбуждение

Неидеальные Ф.-г. кроме элементарных возбуждений фермиевского типа могут иметь возбуждения бозевского типа, к-рым соответствуют согласованные, коллективные движения частиц, напр, звуковые или плазменные колебания (см. Коллективные пере.менные). [c.282]

Заметим, что учет периодичности поля решетки приводит к наличию зонного характера спектра плазменных колебаний [3, 4]. В приведенном ниже случае равновесных (тепловых) плазменных колебаний достаточно рассматривать лишь возбуждения в плазменном спектре внутри одной зоны (основной). [c.347]

В металлах, однако, плазменные колебания могут возникать под влиянием высокоэнергичных пучков электронов. Прохождение таких пучков через металлические пленки явилось в свое время одним из способов возбуждения и регистрации плазменного спектра колебаний [6]. [c.347]

Известно [7], что прохождение потоков быстрых заряженных частиц через плазму приводит не только к возбуждению, но и к раскачке возникших плазменных колебаний, и интенсивность последних по сравнению с равновесной может возрасти на много порядков ( пучковая неустойчивость ). Эффект нарастания плазменных колебаний имеет место в так называемой бесстолкновительной плазме. [c.348]

ПЛАЗМА ТВЕРДЫХ ТЕЛ — система положительных и отрицательных носителей заряда (электронов в дырок) в твердых телах. Характерным свойством П. т.т. является наличие коллективных возбуждений — плазменных колебаний. [c.24]

ПЛАЗМОН — квант плазменных колебаний (см. Плазма, Плазма твердых тел). П. — элементарное возбуждение (квазичастица) поля плазменных колебаний в том же смысле, в каком фотон — элементарное возбуждение электромагнитного поля или фо-пон — поля колебаний решетки кристалла. Теория плазменных колебаний электронного газа постоянной плотности (с равномерно распределенным нейтрализующим положительным зарядом) приводит к следующему выражению для частоты П. ш [c.28]

Таким образом, мы получили из (13.12) плазменные колебания и возбуждения пар в согласии с рис. 15. [c.68]

В системе взаимодействующих электронов возможен еще один тип элементарных возбуждений, который также описывается гамильтонианом (1.6). Именно, в такой системе вследствие кулоновского взаимодействия возможны коллективные колебания плотности электронов, так называемые плазменные колебания. В пределе больших длин волн частота этих колебаний равна плазменной частоте [c.24]

Энергия плазмона Ьшр оказывается такой большой по сравнению с энергией одночастичного возбуждения кио потому, что плазменные колебания с большими длинами волн представляют собой коррелированные движения очень большого числа электронов. Хотя ни один электрон в отдельности не испытывает сильного возмущения, энергия коллективного движения оказывается все же весьма большой, так как много электронов движется вместе когерентным образом. [c.137]

Для тех частот, которые присуши плазменным колебаниям, величина (ОТ всегда достаточно велика, поэтому переход от (3.35) к (3.36) оправдан. Небольшая мнимая часть в диэлектрической проницаемости описывает затухание плазменных колебаний, или, что то же самое, уширение энергии этих возбужденных состояний системы. При значительно более низких частотах (например, ш С 10 ) мнимая часть преобладает в этом случае физически более правильным будет, по-видимому, описание отклика системы в терминах проводимости, которая, как мы увидим, непосредственно связана с диэлектрической проницаемостью. [c.323]

Важной особенностью систем многих частиц является возможность возникновения в них возбужденных состояний особого типа, обязанных взаимодействию между частицами и потому не имеющих себе аналога в случае идеального газа (классический пример таких возбужденных состояний представляют плазменные колебания электронов в газовом разряде или в твердом теле). Поскольку взаимодействие вызывает здесь не просто поправки к энергиям свободных частиц, а состояния принципиально новой природы, важной задачей теории является создание регулярного аппарата, позволяющего следить за возникновением новых ветвей энергетического спектра ). В 4, 5 и 11 будет показано, что использование спектральных свойств функций Грина решает и эту задачу и в этом — третье достоинство данной методики. [c.13]

Для выявления всех возможных в данной системе типов элементарных возбуждений требуется, однако, явное решение уравнений Швингера для данного конкретного случая. В частности, так обстоит дело в теории плазменных колебаний, для изучения которых аппарат функций Грина является, по-видимому, наиболее естественным. В твердом теле могут оказаться существенными квантовые поправки, что делает несколько рискованным применение стандартной методики кинетического уравнения Больцмана. [c.157]

Возбуждения, представляющие собой колебания объемной плотности заряда, многократно служили предметом исследования в связи с физикой плазмы газового разряда. В соответствии с установившейся терминологией мы будем называть их плазменными колебаниями. [c.164]

Рис. 243. Структура коллективных возбуждений в электронно-ионной плазме ионный звук и плазменные колебания

Минимальная энергия, необходимая для возбуждения плазменных колебаний, равна %(Лр, что составляет примерно 10—15 эВ. Возбуждение плазменных колебаний наблюдалось при прохождении пучка электронов через тонкие пленки алюминия и бериллия. [c.287]

Выходное излучение газового лазера содержит дополнительные компоненты шума, которые увеличивают шумовую мощность на выходе по сравнению с идеальным значением, соответствующим выражению (9.7). Величина этих компонент зависит от типа газового лазера (на возбужденных или ионизированных атомах), методов возбуждения (постоянный гок, ВЧ-разряд или комбинация постоянного тока и ВЧ-разряда), превышения мощности возбуждения над пороговой и т. д. Например, возможны плазменные шумы, вызванные флуктуациями постоянного тока в плазме. Могут существовать шумы, характер которых совпадает с характером избыточного фотонного шума. Конкуренция между двумя нижними энергетическими уровнями при одном и том же инвертированном верхнем уровне, приводящая к когерентному излучению более чем на одной длине волны, также может быть причиной появления шумов. Возможна и интерференция мод, особенно в длинных лазерах, где одновременно генерируется большое число осевых типов колебаний. Кроме того, шумы от источников питания (в ионных лазерах) вызывают пульсирующие токи в плазме (или индуцированные в плазме магнитным полем [c.460]

Для некоторых металлов, таких, как А1 и Mg,. преобладающим электронным возбуждением является возбуждение коллективных колебаний, или плазмонов. При соударении с быстрым падающим электроном огромное множество почти свободных электронов может прийти в колебание с характеристической плазменной частотой. [c.270]

Электроны во внешних оболочках атомов, молекул, кристаллических структур или электроны в плазме могут осуществлять неупругое рассеяние электромагнитного излучения на молекулярных колебаниях, на оптических и акустических колебаниях кристаллов или на других возбужденных состояниях твердых тел и плазменных систем. Если коэффициент усиления принимает достаточно большие значения, то всегда присутствующие оптические потери могут быть скомпенсированы, и тогда становится возможным переход от спонтанного к вынужденному рассеянию при этом свойства рассеянного излучения качественно изменяются (ср. ч. I, разд. 4.21). Вынужденное комбинационное рассеяние может быть обнаружено на большом числе частиц, квазичастиц и возбужденных состояний и влечет за собой большое многообразие явлений [3.1-10,3.1-11]. В дальнейших рассуждениях данного раздела будет рассмотрен эффект комбинационного рассеяния на колебаниях молекул, комбинационное рассеяние на длинноволновых оптических фотонах н на фонон-поляритонах, а также комбинационное рассеяние, связанное с процессами переворачивания спинов электронов в полупроводниках. [c.350]

Наряду с упругим рассеянием, Д. р. р. л. может быть обусловлено неупругими процессами, сопровождающимися возбуждением электронной подсистемы кристалла, т. е. комптоновским рассеянием (см. Комптопа эффект) и рассеянием с возбуждением плазменных колебаний (см. Плазма твердотельная). С помощью расчётов или спец, экспериментов эти составляющие можно исключить, выделив Д. р. р. л. на несовершенствах кристалла. В аморфных, жидких и газообразных веществах, где отсутствует дальний порядок, рассеяние только диффузное. [c.691]

ПЛАЗМЕННАЯ ЧАСТОТА — частота ленгмюровских колебаний, называемых также плазменными колебаниями и продольными (к II Е) колебаниями пространственного заряда Юр = У4лпе /т , п — плотность, е и — заряд и масса электрона, к — волновой вектор, Е — электрич. поле, вызываемое разделением зарядов. В холодной плазме (Tg = Ti) ленгмюровские колебания не обладают дисперсией, т. в. П. ч. Шр не зависит от длины волны. Подробнее см, в ст. Волны в плазме. ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — раздел физики плазмы, изучающий коллективные взаимодействия плотных потоков (пучков) заряж. частиц с плазмой и газом, приводящие к возбуждению в системе линейных и нелинейных эл.-магн. вола и колебаний, и использование эффектов такого взаимодействия. Прикладные задачи, к-рые ставит и решает П. э., определяют её осн, разделы плазменная СВЧ-электроника, изучающая возбуждение в плазме интенсивного когерентного эл.-магн. излучения, начиная от радио-и вплоть до оптич. диапазона длин вола плазменные ускорители, осн. на явлении коллективного ускорения тяжёлых заряж. частиц электронными пучками и волнами в плазме плазменно-пучковый разряд, основанный на коллективном механизме взаимодействия плотных п.уч-кон заряж. частиц с газом турбулентный нагрев плазмы плотными пучками заряж. частиц и коллективные процессы при транспортировке и фокусировке пучков в проблеме УТС (см. Ионный термоядерный синтез) неравновесная плазмохимия, изучающая процессы образования возбуждённых молекул, атомов и ионов при коллективном взаимодействии пучков заряж. частиц с газом и плазмой. [c.606]

Ленгмюровская турбулентность может развиваться в плазме без магн. поля и связана с возбуждением самой простой моды колебаний в виде смещения электронов относительно ионов (плазменные колебания). При очень малой амплитуде смеп1ения -это линейные ленгмюровские волны. Однако при увеличении амплитуды ленгмюровских волн очень быстро возникают нелинейные эффекты. А именно, вследствие небольшого смеп]ения ионов возникает модулячионная неустойчивость, приводящая к появлению сгустков ленгмюровских волн — солитонов. Эти солитоны оказываются неустойчивыми по отношению к самосжатию до таких малых размеров (коллапс ленгмюровских волн), что их энергия может переходить в энергию ускоряемых электронов. Перечисленные выше и многие др. эффекты, обнаруживаемые в развитой ленгмюров-ской Т. п., описываются ур-ниями Захарова, к-рые следуют из ур-ний двухжидкостной динамики плазмы при явном выделении в электронном отклике адиабатической ионной части. [c.184]

Беестолкиовительные У. в. В чрезвычайно разреженной плазме (лабораторной, космической), где частицы практически не сталкиваются между собой, также возможны У. в. При этом ширина У. в. оказывается гораздо меньше длин пробега частиц. Механизм диссипации, приводящей к превращению части кинетич. энергии направленного движения невозмушённого газа (в системе координат, движущейся вместе с У. в.) в энергию теплового движения, связан с коллективными взаимодействиями в плазме и возбуждением плазменных колебаний. В присутствии магн, поля в бесстолкновшпелъных ударных волнах существенны также эффекты закручивания ионов и индуцирования электрич. полей при вытеснении магн. поля движущейся плазмой. Масштабом ширины бесстолкновительных У, в. служит величина с/Шр, где с—скорость света, С0р = = (4ке — плазменная частота, [c.210]

В магнетиках тепловое возбуждение магнитной решетки приводит к появлению спиновых волн, кванты которых называются магнонами. Аналогичным образом квантование плазменных колебаний рождает плазмоны. Фононы, магноны, плаз-МОНЫ обладают энергией (определяемой по формуле Планка) и импульсом и представляют собой элементарные возбуждения кристалла — квазичастицы, которые не могут самостоятельно существовать вне кристалла в -отличие от фотонов. Электроны в металлах, называемые свободными , также представляют собой квазичастицы. Вследствие взаимодействия с решеткой-они обладают эффективной массой, которая может быть существенно больше или меньше массы свободного электрона, и квазиимпульсом, изменяющимся на величину, пропорциональную вектору обратной решетки. В кристаллах существует и ряд других ,..онов — кЁазичастиц, имеющих ряд общих черт. Поэтому можно ввести понятие обобщенного возбуждения [c.111]

Из формулы (13) видно, что плазменная частота сОр зависит в первую очередь от концентрации электронов N в полупроводниках и полуметаллах, где N может понижаться до величины лорядка 10 , плазменная частота может оказаться в микроволновой области (10 сек ), особенно для электронов, эффективная масса которых значительно меньше массы свободного электрона ). Плазменные колебания наблюдаются в металлах в тех случаях, когда в системе имеется энергия, достаточная для их возбуждения, например, когда в металл извне инжектируются быстрые электроны. [c.75]

В выражении для 5 остается оценить плотность энергии плазменных колебаний в состоянии пучковой неустойчивости. Естественно предположить, что (Л /У)р /гсор (йг/йур) . Ю здесь неравновесная плотность числа плазмонов отличается от равновесной множителем 10 . Последнее обстоятельство мы связываем с разницей в величинах плазменного сопротивления в кристаллах в случае их термического возбуждения и возбуждения пучком. В соответствии для Ш полагаем Г —10°К, а для скорости плазмонов Vp u, исходя из условия резонансного взаимодействия плазменных волн с электронами пучка. [c.350]

В условиях термического возбуждения полупроводниковы.х кристаллов при высоких температурах вычисляется вклад равновесных плазменных колебаний в электросопротивление. Теоретически показывается, что для металлических пленок при гелиевых температурах в состоянии пучковой неустойчивости возникает аномально высокое плазменное сопротивление току. При этом возбуждается также линейчатый плазменный спектр излучения, лежащий в видимой области его измерение может служить методом определения эффективной массы электронов в металлах. Библиография 14 назв. [c.490]

Возбуждение плазменных волн. Энергия плазмонов велика, поэтому они не возбуждаются при нагревании. Возбуждение плазмонов осуществляют быстрыми электронами (порядка нескольких киловольт), проходящими через тонкие ( 100А) пленки. При прохождении быстрых электронов через пленки бериллия, магния, алюминия они теряют энергию йсор, 2й(0р,. .. в соответствии с числом плазмонов, которые они возбудили. При этом наблюдаемая плазменная частота хорошо совпадает с вычисленной при учете валентных электронов (два в Ве и М и три в А1). В некоторых металлах и неметаллах (С, 51, Ое,. ..) электроны вобуж-дают по одному плазмону. В углероде, кремнии и германии плазменная частота также определяется валентными электронами (по четыре на атом). В металлах Си, P g, Аи и многих других переходных металлах в плазменных колебаниях наряду с валентными принимают частичное участие и другие электроны. В табл. 8 приведены значения энергии плазмонов для некоторых твердых тел. [c.98]

Плазменные колебания в металле есть коллективные продольные возбуждения газа электронов проводимости. Плазмо-нами называют квантованные плазменные колебания. Мы можем возбудить плазмой, пропуская электрон через тонкую металлическую пластинку (рис. 8.6) или в результате отражения электрона (или фотона) от металлической пленки. Наличие у электрона заряда связывает флуктуации электрост-атического поля с колебаниями плазмы. Электрон, проходящий через пленку или отражающийся от нее, будет терять энергию, причем не непрерывно, а порциями, кратными энергии плазмона. На рис. 8.7 приведены спектры потерь энергии, полученные в экспериментах на А1 и Mg. [c.288]

Последнее выражение означает, что электронный газ дает неопределенно большой отклик на приложенное поле этой частоты. Другими словами, в системе существуют самоподцерживающпеся осцилляции. Они как раз и представляют собой длинноволновые плазменные колебания системы, г <Ир — плазменная частота. В общем случае нули диэлектрической проницаемости соответствуют возбужденным состояниям системы. Энергия таких осцилляций обычно составляет несколько электронвольт. [c.322]

В задачах квантовой теории поля перенормированные энергии — при надлежащем доопределении Т-произведений при совпадающих аргументах — совпадают с исходными ( затравочными ) [1], почему иногда и говорят, что во внешних линиях ничего менять не надо. В задаче многих тел, однако, отличие перенормированных энергий от затравочных описывает реальные физические явления (например, возникновение плазменных колебаний), и указанная здесь замена обязательна. В этом проще всего убедиться, вычисляя элементы -матрицы с помощью преобразования Фурье по времени и принимая во внимание связь спектра возбуждений с полюсами функций Грина ( 4, 5, 16). При наличии нескольких типов возбуждений появится — соответственно числу различных полюсов у функций Г рина — столько же типов внешних линий. [c.277]

Плазмоны представляют собой продольные колебания и для их возбуждения использовались электронные пучки. Поскольку свет представляет собой поперечные электромагнитные колебания, он возбуждает плазменные колебания только в особых условиях. Так, В. Штейнман показал, что в тонких пленках возможна передача импульса по поверхности, благодаря чему возбуждаются плазменные колебания. Для электронного газа со слабым затуханием для частот [c.255]

В. А. Барвинок и Г. М. Козлов определяли коэффициент Пуассона плазменных покрытий звуковым методом, путем возбуждения в образце стоячей волны первого тона [89]. Этот динамический способ выгодно отличается от статических испытаний, так как усиление переменного сигнала от тензорезисторов не составляет особых затруднений. В основе метода лежит особенность деформации стержня постоянного поперечного сечения при возбуждении в нем стоячей волны первого тона. Периодические продольные деформации растяжения я сжатия с частотой собственных колебаний стержня вызывают поперечные сокращения слоев материала, величина которых зависит от коэффициента Пуассона. Эти деформации измеряются тензорезисто-рами типа 2ФКПА с базой 5 мм и сопротивлением 200 Ом, которые наклеиваются на образец прямоугольного сечения. Схема для измерения коэффициента Пуассона состоит из двух мостов Уитстона, один из которых служит для определения продольной деформации, другой — для измерения поперечной деформации. Коэффициент Пуассона находится по формуле [c.53]

Оптические свойства. Для эл.-магн. воли оптпч. диапазона М., как правило, непрозрачны. Характерный блеск — следствие практически полного отражения света поверхностью М., обусловленного тем, что диэлектрическая проницаемость электронного газа 8 при оптич. частотах отрицательна. Диэлектрич. проницаемость М. е = Ей — о) ,/со , где ей — диэлектрич. проницаемость ионного остова, — плазменная (ленгмюровская) частота электронов. Плазменные частоты могут быть экспериментально определены по характеристич. потерям энергии быстрых электронов (с энергией при прохождении через металлич. плёнку. Они теряют энергию на возбуждение плазмонов — квантов колебаний электронной жидкости с частотой ljl (табл. 8), [c.119]

Второе отличие П. э. от вакуумной состоит а том, что если в последней возбуждаются поверхностные волны,. либо осн. моды эл.-магн, колебаний диэлектрич. волноводов и резонаторов, то в П. э. происходит также эфф, возбуждение высоких объёмных мод сХ, намного меньшей геом. размеров плазменных волноводов и резонаторов. Макс, достижимая напряжённость электрич. поля в плазме ичмс (< — скорость света) и при плотно- [c.607]

В отличие от плазмы полупроводников, термическое возбуждение плазмы металлов невозможно. В самом деле, поскольку в металлах плотность свободных электронов По" 1022 см , то плазменные частоты сор (4япое2/т) /2- сек- , соответствующая же энергия колебаний /го)р--10 эрг, т. е. температурная область их возбуждения лежит выше 10 ° К. [c.347]

Отметим, наконец, что ряд особенностей распространения и возбуждения волн в пьезокристаллах характерен для волн любой природы в анизотропной среде (поляритоны, магноны, плазменно-акустические колебания и т. п.). Хорошо разработанная экспериментальная техника и развитые методы измерений позволяют, как нам кажется, использовать пьезоэлектрики в качестве модели анизотронной среды вообще. С этой точки зрения, часть результатов, излагаемых в монографии, имеет общефизический [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...