等离子体物理与技术chp6.pptx

等离子体物理与技术Plasma Physics and Technology;本章主要内容;等离子体的波动现象丰富多彩 波动现象产生的原因 带电粒子运动 电流 电磁波 反作用于带电粒子;描述电磁波动现象的基本原理 全电磁方程组——Maxwell方程、器件级的第一性原理 Newton方程;波动方程 简化条件：线性煤质 推导：;波动方程的频域表达（傅里叶表示法） 平面间谐波（复数表示法） 微分算符的频域表示;介质或导电媒质 一般媒质（非绝缘体、非理想导体，如等离子体）既有导电性，又有一定介电性 有两种视角看待一般媒质（等离子体）：介质/导电媒质 介质视角： 导电媒质视角：σ(ω) = ？？？;相速度 常相位点移动的速度（满足相位为常数的点，在波中移动的速度） 相速度的大小等于ω/k;波包与群速度(1) 波包：由多个电磁波叠加形成 简单情况：由两个角频率相近、波矢相近、幅度相同、x方向传播的简谐波叠加 ;波包与群速度(2) 群速度：慢变项对应包络的移动速度 相当于：信号传播的速度、能量传递的速度 对于各向同性媒质，群速度幅值等于dω/dk 波包的相速度 ;波包与群速度(3) 为什么相速度和群速度会不相等？（色散媒质和非色散媒质） 在非色散媒质中，群速度等于相速度 磁化等离子体中，群速度和相速度可能方向不一致！ ;折射率 借用光学（光波）的概念 ;;一般形式：由波动方程参数决定的特性 推导（2） ;非磁化等离子体 无外加磁场影响的等离子体、情况简单 高频电磁波情况(1)：可忽略离子影响、只考虑电子（因为离子质量远大于电子，运动速度慢） ;高频电磁波情况（2） 有效介电张量 电子等离子体频率 ;高频电磁波情况（3） 色散关系(1) ;高频电磁波情况（4） 色散关系(2) ;高频电磁波情况（5） 色散关系(3) ;高频电磁波情况（6） 色散关系(4)：练习题-试计算电离层的截止频率（已知电离层中电子的密度为104~106个/cm3） 答案： 5.6x106 – 5.6x107 Hz ;高频电磁波情况（7） 考虑碰撞的影响 ;高频电磁??情况（8） 微波增强的化学气相沉积(MPCVD) ;静电波是纵波 上一节里讲的是横波 对于与上一节的第一种情况 ;背景 ;模拟算例：波导中的时变等离子体(1) ;模拟算例：波导中的时变等离子体(2) ;模拟算例：波导中的时变等离子体(3) ; 谢 谢