Взаимодействие частиц с волнами. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Длина l свободного пробега электрона из-за взаимодействия с равновесными флуктуациями электрич. полей в плазме определяется соотношением

, где е-заряд электрона, т_е и

-его масса и скорость,

-электронная ленгмюровская частота, E - амплитуда электрич. поля равновесных колебаний. Принимая во внимание, что тепловой уровень флуктуац. колебаний

(T-температура плазмы в энергетич. единицах), получаем, что длина рассеяния электронов на тепловых шумах ly10Т/п (п-плотность плазмы). Сопоставление этой длины рассеяния с длиной рассеяния за счёт парных электронноионных столкновений l_ei=4,5*10⁵Т²/nL_К (L_К-т.н. кулоновский логарифм)показывает, что , т. е. длина пробега электрона из-за рассеяния на термодинамически равновесном фоне плазменных колебаний в неск. раз (L_K~10) больше длины свободного пробега из-за парных соударений. T. о., вклад поля колебаний с

в процессы рассеяния электронов оказывается несколько на порядок меньше рассеяния из-за парных соударений.

В неравновесной плазме, когда её параметры приближаются к значениям, соответствующим границе устойчивости, увеличивается уровень флуктуац. колебаний. Соответственно увеличивается вклад колебаний в рассеяние частиц, к-рый может превысить вклад от парных соударений. Возникает т. н. явление опалесценции критической, сходное с аналогичным оптич. явлением.

В неустойчивой плазме амплитуды плазменных колебаний возрастают до значений, на много порядков превышающих тепловой уровень. При этом рассеяние частиц на колебаниях становится преобладающим и отвечает за аномальные процессы переноса в плазме (турбулентная диффузия, аномальное сопротивление плазмы и т. п.).

Взаимодействие частиц с волнами приводит не только к изменению со временем функции распределения частиц в координатном пространстве и по компонентам скоростей, но и к изменению во времени характеристик волн (амплитуды, фазы, спектральных характеристик). В равновесной плазме взаимодействие частиц с волнами отвечает за бесстолкновительное затухание волн, возникающее за счёт поглощения энергии волны резонансными частицами (см. затухание).

В неравновесной плазме, когда функция распределения частиц существенно отличается от максвелловской, взаимодействие частиц с волнами приводит к появлению разл. рода неустойчивостей (см. Неустойчивости плазмы).

Обратное воздействие возбуждаемых при неустойчивости колебаний на резонансные частицы приводит к релаксации исходного неустойчивого состояния, так что система возвращается на порог устойчивости. Такую бесстолкновительную релаксацию плазмы обычно исследуют в квазилинейном приближении (см. Квазилинейная теория плазмы).

В плазме возможно также нелинейное резонансное взаимодействие волна - частица, когда в резонанс с частицами попадает биение двух волн

. Этот процесс наз. индуцированным рассеянием волн на частицах плазмы. Индуцир. рассеяние особенно существенно, когда число резонансных частиц, взаимодействующих с каждой из двух рассматриваемых волн в отдельности, мало, а в резонанс с биением попадает много частиц. Характерный пример - ленгмюровские колебания. Их частота определяется соотношением

, и фазовая скорость колебаний много больше тепловой скорости электронов. Из-за малой дисперсии частоты фазовая скорость биения

очень мала и может быть даже порядка тепловой скорости ионов. Поэтому возможно индуцир. рассеяние ленгмюровских колебаний на ионах.

Если индуцир. рассеяние волн происходит на частицах с максвелловским распределением f по скоростям

, то оно сопровождается уменьшением частоты и волнового числа ленгмюровских колебаний, поскольку часть энергии и импульса исходного кванта забирается рассеивающей частицей. При индуцир. рассеянии на пучке (т. е. распределение по скоростям немаксвелловское

О) имеет место обратная ситуация.

Литература по взаимодействию частиц с волнами

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.