全部书籍

专业

应用 关于 Coach 登录 开始阅读

书籍暂未推出简体中文版——当前显示 Nederlands 版。

Natuurkunde · 术语表

什么是 Plasma; het model van vrije elektronen？

Definitie 14.1 Universitaire natuurkunde — jaar 2 · 第 14 章 — Elektromagnetische golven in plasma’s, geleiders en diëlektrica

Een plasma is een globaal neutraal gas van vrije elektronen (dichtheid nn, massa mm, lading −e-e) en positieve ionen, die duizenden keren zwaarder zijn en daarom als vast worden beschouwd. De hoge atmosfeer (ionosfeer, n∼1011n \sim 10^{11}–101210^{12} m−3^{-3}), een ontladingsbuis, de zonnecorona, en — bij optische frequenties — de geleidingselektronen van een metaal zijn plasma’s. Botsingen worden verwaarloosd (de periode van de golf is kort ten opzichte van de tijd tussen twee botsingen). De karakteristieke frequentie is de plasmafrequentie

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} tot 9 MHz9\,\mathrm{MHz} voor de ionosfeer, 2×1015 Hz2 \times 10^{15}\,\mathrm{Hz} (ultraviolet) voor een metaal.

Links: de dispersierelatie van een plasma — geen voortplanting onder _p, en daarboven een hyperbool die de lichtlijn nadert. Rechts: kortegolven onder de plasmafrequentie worden door de ionosfeer teruggekaatst en hoppen om de aarde heen; hogere frequenties ontsnappen de ruimte in. Links: de dispersierelatie van een plasma — geen voortplanting onder _p, en daarboven een hyperbool die de lichtlijn nadert. Rechts: kortegolven onder de plasmafrequentie worden door de ionosfeer teruggekaatst en hoppen om de aarde heen; hogere frequenties ontsnappen de ruimte in.
Links: de dispersierelatie van een plasma — geen voortplanting onder ωp\omega_p, en daarboven een hyperbool die de lichtlijn nadert. Rechts: kortegolven onder de plasmafrequentie worden door de ionosfeer teruggekaatst en hoppen om de aarde heen; hogere frequenties ontsnappen de ruimte in.

示例

Voorbeeld 14.4 (De ionosfeer en de radio)

Met n=1×1012 m−3n = 1 \times 10^{12}\,\mathrm{m}^{-3} in de F-laag is fp=9 MHzf_p = 9\,\mathrm{MHz}: kortegolfuitzendingen daaronder worden teruggekaatst (en kunnen tussen de ionosfeer en de grond om de aarde heen hoppen), terwijl FM (100 MHz100\,\mathrm{MHz}), televisie en satellietverbindingen erdoorheen gaan. Een golf van 3 MHz3\,\mathrm{MHz} dringt slechts 1/κ=c/ωp2−ω2=6 m1/\kappa = c/\sqrt{\omega_p^2 - \omega^2} = 6\,\mathrm{m} in de laag door voordat zij terugkeert. Een ruimtevaartuig dat de dampkring binnenkomt, is omhuld met een plasma van n∼1018n \sim 10^{18} m−3^{-3}, fp∼10 GHzf_p \sim 10\,\mathrm{GHz}: het radiocontact valt minutenlang weg.

在原文中阅读 →