等离子体中粒子间的相互作用.ppt

等离子体中粒子间的相互作用 第一页，共十八页，2022年，8月28日 主要内容 等离子体 等离子体中粒子间的相互作用 第二页，共十八页，2022年，8月28日 1.定义：等离子体是由电子、离子以及中性粒子组成的混合气体，也称为物质的第四态 。 2. 性质: 宏观上呈现准电中性 一.等离子体 具有集体效应 第三页，共十八页，2022年，8月28日 二.等离子体中粒子间的相互作用 2.2非弹性碰撞 等离子体中的电子、离子以及中性粒子之间发生着各种类型的相互作用。由于静电作用力的存在，使得问题比理想气体中粒子间的相互作用要复杂得多。总的来说，等离子体粒子之间的相互作用可分为两大类，一类是弹性碰撞，另一类是非弹性碰撞。 第四页，共十八页，2022年，8月28日 碰撞过程中粒子的总动能保持不变，碰撞粒子的内能不发生变化，也没有新的粒子或光子产生，只改变粒子的速度，这种类型的碰撞称为弹性碰撞。 二.等离子体中粒子间的相互作用 1.弹性碰撞 根据动量守恒定律和能量守恒定律可以得到如下方程： 第五页，共十八页，2022年，8月28日 原来静止的靶粒子通过碰撞后获得的动能为： 根据上式可以得出两种不同的情况: 二.等离子体中粒子间的相互作用 第六页，共十八页，2022年，8月28日 2.非弹性碰撞 在碰撞过程中引起粒子内能的改变或者伴随着新的粒子、光子的产生，这类碰撞称为非弹性碰撞。 二.等离子体中粒子间的相互作用 碰撞前后动量和动能的关系分别为： 第七页，共十八页，2022年，8月28日 从上述方程中可解出第一种粒子碰撞后的速度 从上述方程中可解出第一种粒子碰撞后的速度 : 由根号内应大于等于零可得: 二.等离子体中粒子间的相互作用 第八页，共十八页，2022年，8月28日 1.激发 一个原子或分子通过跟其它粒子碰撞(包括光子)，吸收能量，并使其中的一个电子由低能级跳到较高能级，这个过程称为激发。 二.等离子体中粒子间的相互作用 第九页，共十八页，2022年，8月28日 2.电离 一个原子从碰撞中吸收的能量足够大，那么它的外层电子就会完全摆脱原子核的束缚而成为自由电子。这个过程叫电离。需要补充说明的是．如果电离后继续吸收足够大的能量就有可能使更多的核外电子也成为自由电子，这个过程叫多级电离。 二.等离子体中粒子间的相互作用 第十页，共十八页，2022年，8月28日 3.复合 电子跟离子相碰撞而变成中性粒子的过程称为复合。它是电离的逆过程,根据复合时多余能量的消失方式可分为三种类型。 第一种类型 ： 二.等离子体中粒子间的相互作用 第十一页，共十八页，2022年，8月28日 第二种类型： 二.等离子体中粒子间的相互作用 第十二页，共十八页，2022年，8月28日 第三种类型: 二.等离子体中粒子间的相互作用 第十三页，共十八页，2022年，8月28日