等离子体是复杂系统– 等离子体通常远离热平衡态– 等离子体以激烈的方式向平衡态演化– 演化过程通常是高度非线性的

来源: marketreflections 于 2010-12-02 15:25:23 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 阅读数 : (7423 bytes)

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P1等离子体物理导论Introduction to Plasma Physics主讲: 郑坚（近代物理系）2007－2008学年　第一学期
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P2第零章　开场白● 主讲教员自我介绍● 什么是等离子体？● 等离子体物理学之特点● 等离子体物理发展简史和重要人物● 等离子体物理的研究领域● 等离子体物理发展前景● 课程安排● 主要参考书目第一讲
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P3教员简介▪ 个人简历– 1970年6月出生– 1987.9-1998.5 中国科大近代物理系本科生、研究生；– 1998.6-现在　中国科大近代物理系，讲师、副教授、教授；– 2001.2-2003.2，大阪大学，JSPS Postdoc Fellow；– 2007.6-2007.9，大阪大学，visiting professor。第一讲
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P4教员简介▪ 研究方向– 激光等离子体物理实验和理论▪ 教学经历– 《等离子体物理导论》、《等离子体物理理论》▪ 联系方式– 电话：3603744（O）– E-mail: jzheng@ustc.edu.cn– 讲义下载: http://staff.ustc.edu.cn/‾jzheng
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P5什么是等离子体？固体冰液体水气体水汽等离子体电离气体温度00C1000C100000C定义：自由电荷构成、表现出集体行为的多粒子系统不表现出集体行为的自由电荷系统不能称为等离子体传统上，等离子体称为物质第四态
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P6密度(cm-3)温度(度)太阳核心磁约束聚　变霓虹灯北极光火　焰闪电日冕氢弹星际空间荧光气体液　体固　体人类居住环境惯性聚变星　云太阳风密度(cm-3)温度(度)太阳核心磁约束聚　变霓虹灯北极光火　焰闪电日冕氢弹星际空间荧光气体液　体固　体人类居住环境惯性聚变星　云太阳风▪ 密度跨越了 30 个量级▪ 温度跨越了 7 个量级等离子体参数空间：
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P7一些特殊类型的等离子体▪ 超冷等离子体– 电子温度仅为100mK，离子温度仅为10μK，密度为2×109cm-3；▪ 熔融的盐– 正负离子构成的稠密等离子体；▪ 金属中的自由电子气– 温度为室温或更低，密度为1023-24cm-3；▪ 夸克－胶子等离子体– 高能重原子核对撞的中间产物；▪ 非中性等离子体– 约束在势阱中的电子或离子；高密度的粒子束▪ 。。。
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P8等离子体物理学之特点▪ 参数范围广阔– 密度跨越30个数量级，温度跨越7个数量级；▪ 所需物理基础基础众多– 经典力学：单粒子运动– 电动力学：等离子体的回旋辐射、轫致辐射– 流体力学：等离子体的流动、波动– 量子力学：等离子体中的线辐射– 统计力学：平衡或非平衡态等离子体的物性和演化– 。。。
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P9等离子体物理之特点▪ 等离子体是复杂系统– 等离子体通常远离热平衡态– 等离子体以激烈的方式向平衡态演化– 演化过程通常是高度非线性的
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P10等离子体物理发展简史和重要人物▪ 电子的发现– 1897年，J. J. Thomson发现电子▪ 等离子体屏蔽概念的提出– 1923年，P. Debye提出等离子体屏蔽的概念
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P11等离子体物理发展简史和重要人物▪ plasma一词的引入– 1928年，I. Langmuir引入plasma一词来描述电离气体▪ 等离子体振荡概念的提出和发现– 1929年，L. Tonks和I.Langmuir共同提出等离子体振荡的概念
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P12等离子体物理发展简史和重要人物▪ 电离层的发现– 1924年，E. V. Appleton证实了电离层(E层)的存在▪ 磁流体力学理论的建立– 1940年代，H. Alfven建立了磁流体力学理论
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P13等离子体物理发展简史和重要人物▪ 无碰撞等离子体动理学方程– 1938年，A. A. Vlasov导出描述无碰撞等离子体的动理学方程▪ 无碰撞阻尼的发现– 1946年，L. D. Landau在理论上指出无碰撞等离子体中的波动存在阻尼
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P14等离子体物理发展简史和重要人物▪ 受控磁约束核聚变研究开始兴起– 1958年，受控聚变研究解密；I. E. Tamm和A. D.Sakharov提出托卡马克的概念▪ 空间物理研究开始兴起– 1958年，J. A. Van Allen发现Van Allen辐射带，空间物理研究兴起
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P15等离子体物理发展简史和重要人物▪ 受控惯性约束聚变的兴起– 1964年，N. G. Basov、王淦昌等科学家独立提出激光聚变的概念，惯性约束聚变研究兴起
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P16等离子体物理主要研究领域▪ 受控核聚变之磁约束聚变(MCF)
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P17中国磁约束聚变研究的旗舰装置EAST@合肥等离子体所
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P18等离子体物理主要研究领域▪ 受控核聚变之惯性约束聚变(ICF)
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P19世界上输出能量最大的高功率脉冲激光器NIF@LLNL
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P20中国目前最大的激光装置“神光III原型”@激光聚变研究中心
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P21等离子体物理主要研究领域▪ 空间和天体等离子体
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P22等离子体物理主要研究领域▪ 等离子体应用– 国防高技术：飞行器隐身、等离子体武器– 工业生产：等离子体刻蚀、表面处理– 污染处理：废水的处理– 。。。
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P23等离子体物理发展前景▪ 能源需求– 中国参加国家热核反应堆计划(ITER)– “国家点火工程”，重大专项▪ 空间开发– 探月计划－“嫦娥工程”– “夸父计划”，“双星计划”▪ 工业和国防应用– 芯片刻蚀；– 飞行器隐身；– 。。。第一讲
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P24课程安排▪ 第一章：引言–德拜屏蔽、等离子体振荡、量子效应、沙哈方程、等离子体分类▪ 第二章：单粒子运动–回旋运动与漂移运动、导向中心近似、绝热不变量▪ 第三章：作为流体的等离子体–等离子体与电磁学、流体运动方程、垂直于磁场的流体漂移、平行于磁场的流体漂移▪ 第四章：等离子体中的波–波的表示法、群速度、等离子体振荡、电子等离子体波、声波、离子声波、离子波和电子波的比较、垂直于磁场的电子静电振荡、垂直于磁场的低混杂振荡、Alfven波，等等▪ 第五章：扩散和电阻率–弱电离气体中的扩散和迁移率、扩散引起的等离子体衰变、横越磁场的扩散、完全电离等离子体中的碰撞、等离子体弛豫时间、单流体MHD方程▪ 第六章：等离子体的平衡–磁流体平衡、磁压强、磁张力的概念、理想等离子体的磁冻结▪ 第七章：动理学简介–朗道阻尼的意义
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P25主要参考书目▪ F. F. Chen, 《等离子体物理导论》，人民教育出版社，1980年；▪ 马腾才、胡希伟、陈银华，《等离子体物理原理》，中国科学技术大学出版社，1988年；▪ 李定等，《等离子体物理学基础》，高等教育出版社，2006年。

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