Semua buku

Profesional

Aplikasi Tentang Pelatih Masuk Mulai membaca

Fisika · Glosarium

Apa itu Plasma; model elektron bebas?

Definisi 14.1 Fisika Universitas — Tahun 2 · Bab 14 — Gelombang Elektromagnetik dalam Plasma, Penghantar dan Dielektrik

Yang disebut plasma adalah gas yang netral secara keseluruhan yang terdiri atas elektron bebas (kerapatan nn, massa mm, muatan −e-e) dan ion positif, yang, karena beribu-ribu kali lebih berat, diambil sebagai tetap. Atmosfer atas (ionosfer, n∼1011n \sim 10^{11}–101210^{12} m−3^{-3}), sebuah tabung lucutan, korona matahari, dan — pada frekuensi optik — elektron hantaran sebuah logam adalah plasma. Tumbukannya diabaikan (periode gelombangnya pendek dibandingkan waktu di antara tumbukannya). Frekuensi cirinya adalah frekuensi plasma

ωp=ne2ε0m,fp=ωp2π≈9 Hz×n [m−3]:\omega_p = \sqrt{\frac{ne^2}{\varepsilon_0m}} , \qquad f_p = \frac{\omega_p}{2\pi} \approx 9\,\text{Hz}\times\sqrt{n\,[\text{m}^{-3}]} :

3 MHz3\,\mathrm{MHz} sampai 9 MHz9\,\mathrm{MHz} bagi ionosfer, 2×1015 Hz2 \times 10^{15}\,\mathrm{Hz} (ultraungu) bagi sebuah logam.

Kiri: hubungan dispersi sebuah plasma — tak ada perambatan di bawah _p, sebuah hiperbola yang mendekati garis cahaya di atasnya. Kanan: gelombang pendek di bawah frekuensi plasmanya dipantulkan ionosfer lalu melompat mengelilingi Bumi; frekuensi yang lebih tinggi lolos ke antariksa. Kiri: hubungan dispersi sebuah plasma — tak ada perambatan di bawah _p, sebuah hiperbola yang mendekati garis cahaya di atasnya. Kanan: gelombang pendek di bawah frekuensi plasmanya dipantulkan ionosfer lalu melompat mengelilingi Bumi; frekuensi yang lebih tinggi lolos ke antariksa.
Kiri: hubungan dispersi sebuah plasma — tak ada perambatan di bawah ωp\omega_p, sebuah hiperbola yang mendekati garis cahaya di atasnya. Kanan: gelombang pendek di bawah frekuensi plasmanya dipantulkan ionosfer lalu melompat mengelilingi Bumi; frekuensi yang lebih tinggi lolos ke antariksa.

Contoh

Contoh 14.4 (Ionosfer dan radio)

Dengan n=1×1012 m−3n = 1 \times 10^{12}\,\mathrm{m}^{-3} dalam lapisan F, fp=9 MHzf_p = 9\,\mathrm{MHz}: siaran gelombang pendek di bawah nilai itu terpantul (dan dapat melompat mengelilingi Bumi antara ionosfer dan tanahnya), FM (100 MHz100\,\mathrm{MHz}), televisi dan sambungan satelit lolos. Gelombang 3 MHz3\,\mathrm{MHz} hanya menembus 1/κ=c/ωp2−ω2=6 m1/\kappa = c/\sqrt{\omega_p^2 - \omega^2} = 6\,\mathrm{m} ke dalam lapisannya sebelum berbalik. Sebuah wahana yang masuk kembali ke atmosfer terselubungi plasma dengan n∼1018n \sim 10^{18} m−3^{-3}, fp∼10 GHzf_p \sim 10\,\mathrm{GHz}: hubungan radionya terputus bermenit-menit.

Baca dalam konteks →