基本介紹
- 中文名：電漿頻率
- 外文名：plasma frequency
- 套用學科：電漿物理學
- 適用領域範圍：電漿物理學
概念解釋,冷電漿振盪,朗繆爾波,
概念解釋
電漿頻率是電漿內的某種擾動引發正負電荷的分離，使電漿粒子產生集體振盪，相應的振盪頻率稱為電漿頻率。正負電荷在空間完全相抵的電漿中，由於某種原因（如熱運動漲落）使某一小區域內正負電荷分離成電子和離子並在它們之間建立電場，因而電子和離子都會得到靜電勢能。電場對電子和離子都要施加庫侖作用力，把它們拉回到原來呈電中性狀態的位置（稱為平衡位置）恢復電中性。當電子返回到平衡位置時，所得到的靜電勢能完全變成動能，電子將繼續往前運動，直到它的動能又完全變成了靜電勢能為止。此時電子又被庫侖作用力拉回平衡位置，重複以上過程。電子在其平衡位置做周期性的簡諧運動即振盪。由此在電漿內部形成了電子的集體振盪，這種因漲落而引起的電子群的集體運動，稱為電漿振盪。這種振盪在電漿內各處互不相關地發生著，其振盪頻率稱為電漿頻率，又稱朗繆爾頻率。電漿頻率是表征電漿特性的重要參數之一。
冷電漿振盪
在冷電漿中，由於電漿頻率ωp和波數 k無關，群速等於零，所以電漿振盪是一種局部振盪，不向外傳播，不形成波。但在熱電漿中，即考慮了電子的熱運動後，這種振盪運動會形成群速不為零的縱波，也就是朗繆爾波，其頻率為ωp是表征電漿特性的一個重要的物理量，它反映電漿中的電子對電場擾動的回響的快慢。對於非磁化電漿，電磁波（橫波）只有當其頻率大於ωp時，才能在電漿中傳播。
朗繆爾波
電漿中電子溫度不為零時，則以熱運動速度流入鄰近電漿區域中的電子能把振盪區域發生的振盪帶到鄰近的電漿區域，使鄰近的電漿區域發生振盪而形成波。這種波是縱波，稱為電子電漿波或朗繆爾波，又稱空間電荷波。電漿頻率ωp是表征電漿特性的一個重要的物理量，反映電漿中的電子對電場擾動的回響的快慢。在忽略電子熱運動與碰撞，即在所謂冷電漿條件下，ωp只與電子的數密度、質量、電荷有關。在冷電漿中，電漿振盪是一種局部振盪，不向外傳播，不形成波（其群速為零）。實際上離子也在作集體振盪。由於電子比離子活躍得多，如果電子溫度很高，則在離子完成一個振盪的時間內，電子依靠熱運動可以實現空間均勻分布，離子的振盪是在均勻負電背景下產生的。因離子質量遠大於電子質量，離子的振盪頻率遠小於電子振盪頻率，其影響可以忽略。通常所謂電漿振盪頻率即指電子振盪頻率。
