к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Дебаевский радиус экранирования

Дебаевский радиус экранирования - характерный пространственный масштаб в плазме, электролитах или полупроводниках, на к-ром экранируется поле заряж. частицы за счёт накапливающегося вокруг неё облака зарядов противоположного знака.

Дебаевский радиус экранирования впервые был введён в 1923 П. Дебаем (P. Debye) в развитой им теории сильных электролитов. С учётом экранировки электрич. потенциал , создаваемый вокруг заряж. частиц с зарядом Ze (е - заряд электрона, Z - атомный номер) на расстоянии r, определяется соотношением:

где r_D - дебаевский радиус экранирования.

Характерную величину дебаевского радиуса экранирования в плазме можно оценить следующим образом. Полное разделение зарядов в равновесной плазме (в к-рой температуры T электронов и ионов равны) происходит, если потенц. энергия взаимодействия частиц по порядку величины равна тепловой энергии движения частицы kT/2 в направлении разделения . При смещении слоя электронов плотности п относительно ионов на величину r потенц. энергия взаимодействия . Приравнивая её тепловой энергии частицы, получим оценку величины расстояния r, на к-ром возможно разделение зарядов в равновесной плазме; это и есть дебаевский радиус экранирования . Величина дебаевского радиуса экранирования зависит от свойств среды: концентрации заряж. частиц, их массы, величины заряда и скорости. Дебаевский радиус экранирования мал по сравнению с пространственными размерами плазмы, и она в целом является квазинейтральной. Нарушение квазинейтральности возможно в слоях толщиной порядка дебаевского радиуса экранирования. Такие слои возникают, например, в пограничных областях при контакте плазмы с твёрдым телом. Отрицат. потенциал в таких слоях препятствует уходу электронов из объёма плазмы на поверхность твёрдого тела.

Если плазма неравновесна, то характерный масштаб области разделения зарядов может существенно превышать дебаевский радиус экранирования. Напр., в волнах пространственного заряда (см. Ленгмюровские волны) разделение зарядов происходит на размерах, сравнимых с длиной волны, к-рая может быть больше дебаевского радиуса экранирования. В плазме с током возможно такое пространственное разделение зарядов (т. н. двойной электрический слой), характерный размер к-рого может достигать десятков дебаевских радиусов экранирования.

Дебаевский радиус экранирования - максимальный прицельный параметр, на к-ром происходит кулоновское взаимодействие при парных столкновениях заряж. частиц в плазме. T. к. вследствие дебаевской экранировки электрич. поле кулоновского взаимодействия на расстояниях убывает экспоненциально, то в тех случаях, когда заряж. частица имеет прицельный параметр больше r_D, фактически никакого рассеяния при столкновениях заряж. частиц не происходит. На расстояниях, больших по сравнению с дебаевским радиусом экранирования, взаимодействие носит коллективный характер, т. е. осуществляется через самосогласованные электрич. и магн. поля, создаваемые ансамблем заряж. частиц. Для того, чтобы такое взаимодействие было эффективным, необходимо, чтобы число частиц в дебаевской сфере (т. н. параметр идеальности ) было существенно больше единицы: g1. Такую плазму называют идеальной. Если g1, то в такой плазме ср. энергия кулоновского взаимодействия соседних заряж. частиц сравнима или даже больше их кинетич. энергии теплового движения. Ур-ние состояния такой плазмы весьма сложно (см. Неидеальная плазма).

В полупроводниках пропорционален ср. энергии тепловых колебаний решётки и обратно пропорционален плотности носителей тока, к-рая увеличивается при возрастании температуры.

Литература по дебаевскому радиусу экранирования

Франк-Каменецкий Д. А., Лекции по физике плазмы, 2 изд., M., 1968;
Спитцер Л., Физика полностью ионизованного газа, [пер. с англ.], M., 1965;
Кроля H., Трайвелпис А., Основы физики плазмы, пер. с англ., M., 1975;
Арцимович Л. А., Сагдеев P. 3., Физика плазмы для физиков, M., 1979.

В. Д. Шапиро, В. И. Шевченко

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что в 1965 году два американца Пензиас (эмигрант из Германии) и Вильсон заявили, что они открыли излучение космоса. Через несколько лет им дали Нобелевскую премию, как-будто никто не знал работ Э. Регенера, измерившего температуру космического пространства с помощью запуска болометра в стратосферу в 1933 г.? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира