Волновод плазменный. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Волновод плазменный - искусственное или естественное плазменное образование с неоднородным профилем диэлектрич. проницаемости, один из размеров к-рого значительно больше других. В плазме при определ. условиях может образоваться канал, по к-рому происходит направленное распространение эл--магн. энергии. Плазменный волновод - разновидность волновода диэлектрического. Плазменные волноводы могут быть со свободной границей (плазменный цилиндр, удерживаемый магн. давлением, ионосферные слои) или жёсткой (плазменный цилиндр, заполняющий стеклянную трубку, плазма твёрдых тел). Плотность плазмы в плазменном волноводе может быть постоянной (однородный плазменный волновод) или переменной, обычно убывающей от центра к краям (неоднородный плазменный волновод). Плазменные волноводы используют для транспортировки эл--магн. энергии в плазме, изучения свойств и нагрева плазмы, измерения её параметров, ускорения заряж. частиц. Плазменный волновод - основа плазменных генераторов и усилителей (см. Плазменная электроника).

Поскольку фазовая скорость эл--магн. волн в плазменном волноводе зависит от их поперечных размеров и может стать заметно меньшей скорости света с в вакууме, волны эффективнее взаимодействуют с заряж. частицами и между собой, чем в неогранич. плазме. В плазменном волноводе могут распространяться объёмные волны, лишь незначительно отличающиеся от объёмных волн в неогранич. плазме, и поверхностные, являющиеся характерной особенностью плазменных волноводов. Поверхностные волны могут существовать на границе плазмы с вакуумом, диэлектриком и проводником (металлом). Частота со поверхностной волны на границе однородной полуограниченной плазмы с диэлектриком (диэлектрич. проницаемость

) в отсутствие пост, магн. поля лежит в интервале 0 <

, где

-ленгмюровская частота (см. Ленгмюровские волны).

Диэлектрич. проницаемость плазмы e при этом отрицательна:

Это - медленная эл--магн. волна (

< с), имеющая компоненты электрич. поля вдоль направления распространения и по нормали к границе. Её фазовая скорость

. Частота

наз. верхней граничной частотой поверхностной волны. Важной характеристикой поверхностной волны является глубина проникновения h поля в плазму - расстояние по нормали к границе, на к-ром поле убывает в е раз. Если h порядка поперечных размеров плазменного волновода, то собств. частота

зависит от них. Так, напр., в узком цилиндрич. плазменном волноводе (

, R -радиус,

-длина волны) частота

В более сложных случаях (неизотермич. плазма, наличие пост. магн. поля H₀)частота может зависеть от температуры плазмы и H₀.

В неоднородных по сечению плазменных волноводах собств. частота объёмной волны, зависящей от плотности частиц, изменяется вдоль её градиента. Такая волна может не распространяться. Частота поверхностной волны вполне определена и даже при сильном изменении градиента плотности изменяется слабо, поскольку является интегральной, а не локальной (как для волн объёмных) характеристикой. Так, напр., частота волны узкого цилиндрич. плазменного волновода с произвольным по радиусу профилем плотности определяется приведённой выше ф-лой, но в

должна входить средняя по сечению волновода плотность.

Затухание волн в однородных плазменных волноводах определяется столкновениями частиц и затуханием .Столкновит. затухание практически одинаково и в плазменных волноводах, и в неогранич. плазме. Затухание поверхностных волн может быть значительно больше, чем объёмных при тех же условиях, что связано с сильной неоднородностью поля поверхностных волн у границы. В плазменных волноводах с размытыми границами появляется дополнит. затухание поверхностных волн. Поскольку частота поверхностных волн меньше

в однородной плазме, то в переходной области всегда найдётся точка у₀, в к-рой

. В окрестности этой точки поверхностная волна возбуждает ленгмюровскую, а сама затухает.

Литература по плазменным волноводам

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.