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1、等离子体中粒子间的相互作用本讲稿第一页，共十八页 等离子体 等离子体中粒子间的相互作用本讲稿第二页，共十八页1.定义：等离子体是由电子、离子以及中性粒子组成的混合气体，也称为物质的第四态。2.性质:宏观上呈现准电中性一一.等离子体等离子体具有集体效应本讲稿第三页，共十八页二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 2.2非弹性碰撞 等离子体中的电子、离子以及中性粒子之间发生着各种类型的相互作用。由于静电作用力的存在，使得问题比理想气体中粒子间的相互作用要复杂得多。总的来说，等离子体粒子之间的相互作用可分为两大类，一类是弹性碰撞，另一类是非弹性碰撞。本讲稿第四页，共十八页 碰撞过程
2、中粒子的总动能保持不变，碰撞粒子的内能不发生变化，也没有新的粒子或光子产生，只改变粒子的速度，这种类型的碰撞称为弹性碰撞。二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 1.弹性碰撞 根据动量守恒定律和能量守恒定律可以得到如下根据动量守恒定律和能量守恒定律可以得到如下方程：方程：本讲稿第五页，共十八页原来静止的靶粒子通过碰撞后获得的动能为：根据上式可以得出两种不同的情况:二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第六页，共十八页2.非弹性碰撞 在碰撞过程中引起粒子内能的改变或者伴随着新的粒子、光子的产生，这类碰撞称为非弹性碰撞。二.等离子体中粒子间的相互作用等离
3、子体中粒子间的相互作用 碰撞前后动量和动能的关系分别为：本讲稿第七页，共十八页从上述方程中可解出第一种粒子碰撞后的速度从上述方程中可解出第一种粒子碰撞后的速度 :由根号内应大于等于零可得由根号内应大于等于零可得:二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第八页，共十八页1.1.激发激发 一个原子或分子通过跟其它粒子碰撞一个原子或分子通过跟其它粒子碰撞(包括光子包括光子)，吸收能量，并使其中的一个电子由低能级跳到较高，吸收能量，并使其中的一个电子由低能级跳到较高能级，这个过程称为激发。能级，这个过程称为激发。二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第
4、九页，共十八页2.2.电离电离 一个原子从碰撞中吸收的能量足够大，那么它的外层电一个原子从碰撞中吸收的能量足够大，那么它的外层电子就会完全摆脱原子核的束缚而成为自由电子。这个过程叫子就会完全摆脱原子核的束缚而成为自由电子。这个过程叫电离。需要补充说明的是如果电离后继续吸收足够大的能电离。需要补充说明的是如果电离后继续吸收足够大的能量就有可能使更多的核外电子也成为自由电子，这个过程叫量就有可能使更多的核外电子也成为自由电子，这个过程叫多级电离。多级电离。二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第十页，共十八页3.3.复合复合 电子跟离子相碰撞而变成中性粒子的过程称为复合。
5、电子跟离子相碰撞而变成中性粒子的过程称为复合。它是电离的逆过程它是电离的逆过程,根据复合时多余能量的消失方式可分根据复合时多余能量的消失方式可分为三种类型为三种类型。第一种类型第一种类型 ：二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第十一页，共十八页第二种类型：第二种类型：二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第十二页，共十八页第三种类型第三种类型:二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第十三页，共十八页4.4.电荷交换电荷交换:二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第十四页，共十八页5.5.电
6、子吸附：电子吸附：二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第十五页，共十八页6.6.核聚变反应核聚变反应 当两个离子在一定条件下相互碰撞时会发生核反应，当两个离子在一定条件下相互碰撞时会发生核反应，形成一个新的质量较重的核。这个过程就是核聚变反应。形成一个新的质量较重的核。这个过程就是核聚变反应。核聚变反应是由两种轻核结合成一个重核，同时释核聚变反应是由两种轻核结合成一个重核，同时释放出巨大能量的变化过程。以二个氘核在高温下聚变为放出巨大能量的变化过程。以二个氘核在高温下聚变为氦核的反应为例：氦核的反应为例：二.等离子体中粒子间的相互作用等离子体中粒子间的相互作用 本讲稿第十六页，共十八页 本论文是在我的导师韩久宁老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。从课题的选择到论文的最终完成，韩老师都始终给予我耐心的指导和不懈的支持。韩老师不仅在学业上给我以精心指导，同时在思想上也影响着我，在此谨向韩老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。致谢 本讲稿第十七页，共十八页本讲稿第十八页，共十八页