Возбуждение плазменных волн

В предыдущих главах рассматривались элементарные возбуждения в твердых телах, связанные с коллективными движениями нейтральных атомов, молекул или тяжелых ионов. Квантами этих элементарных возбуждений являются фононы. Рассмотрим теперь элементарные возбуждения, связанные с коллективным движением электронов относительно тяжелых ионов в твердых телах. Эти элементарные возбуждения обусловлены кулоновским взаимодействием между электронами п положительными ионами. Им соответствуют продольные волны, которые получили название плазменных волн. Кванты плазменных волн называют плазмонами. [c.90]

И исследования плазменных, волн в хорошем -металле, где <1, т. е. условие похожи на НПВО. Скорость неоднородных волн в металле меняется путем изменения ф и может быть подобрана равной (йпл/ п.ч, что способствует возбуждению. [c.271]

Плазменный метод ускорения заключается в применении для ускорения ионов электрич. поля волн в плазме. При прохождении мощных электронных пучков сквозь плазму создаются условия, при к-рых часть энергии пучка расходуется на создание плазм, волны. Чтобы обеспечить регулярность этой волны, используется предварит, небольшая модуляция электронного пучка внеш. эл.-магн. полем. Изменяя частоту и фазу модуляции, а также плотность плазмы, можно управлять возникающей волной и сделать её пригодной для ускорения ч-ц. Осн. трудность метода состоит в эфф. возбуждении устойчивой сильной плазменной волны, имеющей требуемые для захвата и ускорения ч-ц параметры. [c.299]

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]

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]

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]

Возможна интерференция между радиоволной и волной др. типа, напр, плазменной волной. Последнее имеет место, в частности, при трансформации радиоволны в нлазмепную и используется при возбуждении искусств. турбулентности в ионосферной плазме. [c.166]

С др. стороны, в плазме существуют и быстрые эл.-магн. волны, фазовая скорость к-рых <л/к ц с. Особенно много таких эл.-магн. волн в плазме, находящейся в сильном внеш. магн. поле (см. Волны в плазме). Очевидно, что возбуждение быстрых волн в плазме возможно лишь интенсивными релятивистскими электронными пучками. Поэтому с появлением мощных источников релятивистских электронных пучков стала бурно развиваться релятивистская плазменная СВ Ч-электронпка. [c.608]

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 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. 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]

Волновые ускорители. 8то направление является развитием предложения о плазменных волноводах. В электронном пучке, распространяющемся в вакууме и удерживаемом продольным магн. полем возбуждается и используется для ускорения ионов волна пространств, заряда с отрицат. эиергией, т, е. волна, для к-рой характерно увеличение амплитуды ускоряющего иоиы поля по мере затраты энергии на ускорение попов (рис. 2). Проведопы два демонстрац. эксперимента, показавшие возможность возбуждения и управления такой волной. В экспериментах исноль- [c.412]

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]

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]

Из (5) видно, что для пучка с энергией 1 МэВ предельный плазменный ток /д достигает 100 кА, а мощность пучка — 100 ГВт, что намного превышает предельные значения в вакуумных системах. При этом скомпенсп-ров. по заряду пучки более однородны по сечению п поэтому более эффективно взаимодействуют с эл.-магн. волнами в плазме. В результате существенно повышается эффективность возбуждения эл.-магн. волн потоками заряж. частиц и достигаются значительно большие мощности излучения, чем в вакуумной электронике. [c.607]

Пучковая неустойчивость в релятивистских Пучках, Инкремент П. н., возбуждаемой релятивистским пучком, меньше из-за релятивистского возрастания продольной и поиеречной масс электронов пучка (см. Пла -менная электроника). Однако инкремент не является единств, характеристикой эффективности плазменно-пучкового взаимодействия. Важны доля энергии пучка, передаваемой им на возбуждение волн, макс, амплитуда этих волн, а также время передачи энергии плазме, т. е. время хюлаксации пучка. Особенностью взаимодействия релятивистского пучка с плазмой является то, что обратное влияние возбуждаемых пучком волн, даже при значит, энергетич. разбросе, не приводит к большому разбросу по скоростям, поэтому взаимодействие продолжается дольше и доля энергии, передаваемая пучком плазме, значительно больше, чен в нерелятивистском случае ( 0,.35 энергии пучка). Максимально достижимая напряжённость электрич. поля также значительно больше, чем в нерелятивистском случае. [c.184]

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]

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]

В рамках RPA так же, как и в приближении Хартри — Фока, имеется непрерывный спектр возбуждения пар, простирающийся от нуля до энергии h kva+u k l2m. Однако вид этого спектра, найденный в рамках RPA, весьма отличается от хартри-фоковского благодаря наличию экранирующего множителя 1е(к, ш о) . Как легко усмотреть из явных выражений для ei и ej, при больших длинах волн этот множитель уменьшает вклад пар в k lkpT раз. Новой чертой спектра, найденного в RPA, является, конечно, наличие плазменной ветви. При k k именно плазменная ветвь доминирует в спектре энергетических потерь. По-видимому, легче всего [c.199]

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 ...