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关键词:量子等离子体中波 色散关系 朗道阻尼 研究
中图分类号:O534 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2017)02-0158-02
一、等离子体的应用
当前人们对等离子体的物理发生过程,以及相关机理等进行深入的探讨和研究,很多领域已经成功应用了等离子体,如微电子、化工、环保等领域,而且还形成了一个新兴的工业,即等离子体处理工业。等离子体应用在平板显示屏中可以显示屏具有高解析度,变得更加细巧。等离子体另外可以利用化学、物理沉积技术形成一种新型功能的薄膜材料。等离子体应用在微电子工业中可以利用等离子体刻蚀技术加工超大规模的集成电路。等离子体在化工工业中的应用则是表现在,利用等离子体聚合技术制备高分子薄膜材料。另外其在制造微电路、冶金、微波源等方面都有着广泛的应用。
二、量子等离子体中波的色散关系
1.量子等x子体中波色散关系的理论依据
等离子体是一个统计系统,它是由大量带电粒子构成的集合。部分电子被剥夺后的原子以及原子被电离之后所产生的正负电子,进而形成了离子化的气体状物质。光学的色散现象最早是牛顿在1666年所提出,自此人们对色散现象进行了更加深入的研究。物质运动形式中波动现象比较常见。而波动过程则具备了明显的时空特性。这种特性可以用波矢量k和角频率ω表示,色散关系就是一种表示角频率与波矢量之间的函数关系,也就是ω=f(k)。利用这个函数关系可以将波动的时间特点和空间特点更好的联系起来。但是如果波在通过一定的介质时,ω/k=常数,此种情况下的介质就代表的是非色散介质。非色散介质可以使不同频率的波具有相同的相速度,此时不会发生色散现象。但如果ω/k≠常数,这种波则表示色散波,相应的介质则被称作是色散介质[1]。
2.量子等离子体中波色散关系的研究现状
等离子体是由带电的离子构成的气体。经典等离子体一般存在着三个方面的力,分别是磁力、热压强梯度和磁力。在等离子体中,热压强会引起相应的声波,除此之外也会产生各种电磁波和静电波,或者是这两种波的混合体。研究等离子体中波色散关系对于深入了解量子等离子体的物理性质具有重要的意义。量子等离子体中的量子效应在离子间和带电粒子德布罗意波长之间的间距想当时,会对等离子体动力学研究具有重要价值。研究量子等离子体中波的色散关系,可以使用相关方程进行深入研究。
公式(4)是等离子体色散关系的一般表示形式,Ren等相关的学者以量子流体力学作为研究基础,近似的研究出了量子等离子中波所呈现的色散关系,但是量子流体力学也有一定的局限性,它对粒子热运动对波动过程所产生的影响无法进行有效处理,所以这种理论近乎已经失效,为了可以对量子等离子体中波的色散关系进行更加准确的描述,研究者开始寻找新的理论,之后采用动力学理论来研究量子等离子体中波的色散关系,动力学理论与量子流体力学相比更具有可行性。动力学理论中对于无碰撞等离子体中粒子的行为用函数来表示,分别是fα(r,v,t)动力学方程如下:
对于普通的经典等离子体,公式(5)中的F所表示的就是电磁力,F=qα(E+V×B)。但是对于量子等离子而言,除了需要考虑到普通的电磁力之外,还需要考虑到量子力,此种情况下需要引入到新的因素,即量子势。关于量子势的相关概念有Bohm提出,其量子等离子体中离子分布的函数方程如下所示:
在公式(6)中,Bohm所提出的量子势是用h2/2m2Δ{ Δ }进行表示的。在这个公式中可以体现出量子势对量子效应的贡献。对于电子等离子体波和高频的电磁波,电离子相应的难度比较大,它们构成比较均匀的正电荷。在不考虑外加电流和电磁场以及相应的电荷密度情况下,可以得到量子等离子体的线性方程:
根据以上公式的汇总,可以发现量子效应可以对电子等离子体波的色散关系进行一定的修正,但是对于不同的电磁波会产生不同的作用。比如对于电磁波的横波不会产生影响,但是对于纵波则会产生量子效应[2]。在本次对量子等离子体中波的色散关系研究中所采用的是动理学理论,其更加精确,在具体的研究过程中还考虑到了粒子热运动对波动过程所产生的影响,所以需要在研究的过程中使用到长波段电子的等离子体波朗道阻尼率[3]。
在公式(10)中,德拜波数用KD表示,而公式(10)右边的第一项也就是朗道阻尼率,而公式右边中的第二项则是表示量子效应对朗道阻尼率的修正情况。
三、朗道阻尼相关研究
1.朗道阻尼研究现状
1946年朗道提出了朗道阻尼,指出朗道阻尼属于一种无碰撞的阻尼,它是通过共振进而引起的阻尼。最开始人们并不愿意相信朗道阻尼的存在,指导后来朗道阻尼在物理学上被证实提出和证实,此时人们才普遍接受朗道阻尼的存在。Dawson是第一个站在物理学角度提出朗道阻尼的人,为其以后的发展奠定了理论基础[4]。
在粒子和波发生了共振作用之后,波本身所具有的能量就传递给了粒子,而且两者在经过共振的作用之后,波的振动幅度不断增加,能量也到很大程度的增加,此时不稳定特征就被激发起来了。在物理学上,朗道阻尼是一种比较重要的现象,其产生的原因主要是朗道工作上的一个不足。当时朗道提出朗道阻尼理念时,人们并没有立刻接受,而是只把它当做是一个简单的数学结果,但是在这个理念沉寂十五年之后,Dawson从能量角度给出了和朗道相同的表达式,这就极大程度上证明了朗道阻尼现象是却是存在的,消除了人们对其存在性的怀疑。
2.朗道阻尼的具体内容
关于朗道阻尼的具体内容有不少学者进行了专门的研究,本文关于朗道阻尼的研究以Bingham在1997年的研究成果为基础,进而研究量子效应对朗道阻尼所产生的修正作用。Bingham指出光子的朗道阻尼是由于热辐射所引起的,而且发现光子的行为和粒子的行为十分相似。
根据一系列的方程计算,可以得到以下结论:若是不考虑波和粒子相互作用对波动过程产生的影响,依据动力学方程所得到的结果和依据量子流体动力学方程所得到的结果是一致的,量子效应可以使朗道增长,使光子朗道阻尼系数得到进一步的减少。
四、讨论和结论
本文将以实验室研究为条件,进而确定等离子体的相关参数,以此来估算量子效应所产生的贡献。温度控制在300K,电子数密度则是控制在n0-1019cm-3,文中图一所表示的是量子效应对朗道阻尼和电子等离子体波频率的修正曲线。图中的实线所表示的是量子效应对电子等离子体波频率的修正效果,而虚线则表示的是对朗道阻尼系数的修正效果。根据图1量子效应的修正效果来看,其对于朗道阻尼的修正可以达到δ-10-4.具体修正效果如图1所示:
总结
随着学者对等离子体的研究进一步深入,对其有了更加深入的了解,为等离子体在人们生活和生产中的具体应用奠定了理论基础。本文首先对等离子体的产生和应用进行论述,继而对量子等离子中波的色散关系和朗道阻尼问题进行了详细阐述。最后以实验室验证所得结论。等离子体作为新兴起的研究领域,已经引起了人们的广泛关注,相信随着科学技术的不断进步,量子等离子体会在以后的生活中得到更大范围的应用。
参考文献
[1]陈小昌. 非广延分布等离子体中波的色散特性及完全Zakharov方程研究[D].南昌大学,2014.
[2]邱慧斌. 非广延尘埃等离子体中朗道阻尼及不稳定性研究[D].南昌大学,2013.
2、向来缘浅,奈何情深?
3、我没哭,只是睫毛溺水了。
4、如花美眷,似水流年。
5、我是独一有伞,依然淋湿的人吗?
6、爱上你是一个错,我情愿永远的错下去。
7、请不要容易对我说爱,笨笨的.我会认真。
8、敬爱的,我不应当有你变心的主意。对不起。
9、你的虚假,我从头看到尾。
10、即便我的恋情再便宜,你也再不配领有。
11、等到天转晴的时候,兴许我会好好再爱你一遍。
12、不必看到我就躲,由于你基本没入我的眼。
13、彼年豆蔻,谁许谁地老天荒。
14、爱你,良久了!等你,也很久了!当初,我要分开你了,比很久很久还要久。
15、早该没心没肺,不用现在撕心裂肺。
16、有些事,一回身就是一辈子。
17、我不那么多的感叹,仅仅想有个人陪。
18、我的潜意识始终在告知本人,我仍是很爱你。
19、世界那么乱,装纯给谁看。
20、假如忘不了新欢,伤感散文,就别谈旧爱。只会更伤。
21、别后悠悠君莫问,无穷事,不言中。
22、今天笑着跟你分别,但愿不日笑着把你迎接。
23、山有木兮木有枝,心悦君兮君不知。
24、十年生逝世俩茫茫,不思量,自难忘。
如果下了雨,公园就不会有人放风筝了。
星期六的晚上,我没有和往常一样的出去走走,而是坐在了沙发上等待着本地电视台的天气预报。我并没有像我的祖父母一样有饭后守天气预报的习惯,但是明天的天气,对于我来说很重要,比另外的364天的天气都要重要。
忍受了许许多多广告的刺戮后,我终于等到了播音员依旧明朗的口音:
“明天,有雨。”
星期天,下雨。
我沉默了,一直乱窜的小鹿被开了一枪,死的如此突然,如此的措手不及。放下遥控器,靠在沙发上,眼前的视线慢慢的失去了焦点。良久的等待换来的是一个苦闷的结局,原本的童话就这样化为了泡影。明天,本应放晴。
我吁了一口憋了好久的气,默默的掏出手机,默默的打开收件箱里的最后一条短信:“明天如果是晴天,一起放风筝去吗?”默默的看了一遍又一遍,默默的,眼泪模糊了双眼。
命运总是扮演这样的角色,不愿写一个动人的故事,却总把希望的美梦推向现实的火坑。我吞了一口唾沫,却好比一杯冰水,难以下咽,还封堵了我欲出的那一声不满。
明天,也许,会下雨,你在家里也知道了这个了吗?
明天不管是晴是雨,我都会在公园等你。即使看不到天上飞着的风筝,和拉着风筝的你。
时至清晨,睡眼惺忪,我发现自己在沙发上就睡着了,电视开了一宿。我来到窗边,外面有淅淅沥沥的小雨,没有方向的飘着。说实话,这并不是下雨啊,只是洒漏的雨滴,不懂事的奔跑。
来到公园,还是和往常一样,只是少了些晨光,多了些湿漉。现在无论是小雨还是暴雨对我来说都是可爱的,因为很幸运,今天是星期天,今天放风筝。偌大的公园里,我穿行了三次,但始终没有寻觅到你的身影。莫非你没有来?我一掏口袋,却发现我的手机没有带,或许还落在沙发上。我站住了,任由小雨飘在我脸上,我手中,我心里。
难道,天意如此,今天我看不到你的样子。
眼里有了酸楚,慢慢的,模糊。
周边渐渐亮了起来,明亮了,身上,脚上,地上,空气变成了阳光,照亮了整个天空。
我将含有泪水的双眼向明晰的太阳望去,那里浮动着一只风筝,风筝的线,栓着一个心里保存了很久很久的面容。
这是一个很美的星期天。
回到家里,拿起遗忘的手机,一个未接电话和一条短信:
??然而有一天这黄色变成了席卷整个汉室江山的劫火,那些举起这燎天大火的人,就是土地的儿子……
??
??我家祖祖辈辈都是农民。
??记得我还是个幼童的时候,祖父笑眯眯的摸着我的头,说:“一斤棉花一床好被,一场瑞雪麦苗好睡。庄稼汉又能过个好年啦!”全家人就一起笑起来,一起盼着一个好年景。
??之后我渐渐长大,祖父已经去世,父亲脸上却渐渐失去了笑容。有一天他沉思良久,终于一咬牙,转身摸出几年的积蓄,回过头来却已换上了笑容:“二娃,你比你哥伶俐着呢!去村学,让先生教你念书去,长大了,也考个功名——”
??于是我懵懵懂懂地进了私塾,虽然不知“考功名”是什么,却也感到了父亲眼里热切的期待。
??于是父亲看着我的时候也会憨憨地笑:“二娃,等你考了功名,当个大官,可要给庄稼人过过好日子哟!”这样想着,似乎租子、捐税,全都算不了么,咬咬牙就挺过去了。
??同学中有个小哥哥叫长生,个子高,力气又大。每次家境殷实的同学们欺负我,总是长生哥出头为我打架。为此,他没少挨婶子的骂,可他每次总是厚道地笑笑:“这算什么?咱们穷孩子不互相帮扶,还有谁来帮咱们?”
??只要看见长生哥,我就觉得天塌下来也不算什么大事。
??邻家张伯的独生女儿小缨总喜欢跟着我,我也特别喜欢她。张伯时常会慈祥地笑着,问我:“孩子,你长大了就娶小缨,可好?”那时小缨就会和我一同大声回答:“好!”
??时光飞逝,父亲的脊背一天比一天更弯。我知道捐税一天比一天重,他挑着千斤的担子,给压得喘不过气来。不过我也能下地帮父亲干活了,我不再是瘦小的孩子,也能拉住借来的那头脾气很倔的大公牛。长生哥时常跟我演习武艺,还告诉我:“习文固然要紧,也要用心练武。想要功成名就,两样缺一不可!”
??怕什么,有长生哥在,天塌下来又算什么!
??然后父亲向张伯下了聘,虽然我们两家都没有余钱,只等割了麦子,就要给我们成婚了。长生哥还不知道呢,他又因为打架给婶子关了起来。等婶子一放他出来,我就马上告诉他,我要娶这个全村最美的姑娘了。
??
??可长生哥终于没赶上替我高兴。
??熊太守的儿子熊虎来田里打兔子,一眼看中了小缨,抢她回去要做小妾。我和大哥追上去,却被官兵毒打了一顿。我真恨自己!我为什么不跟长生哥好好学武艺,我都保护不了小缨!接连几个月,我梦里都响着熊虎的狞笑,都看见小缨痛哭的眼睛……
??父亲把大哥背回家,没几天,大哥就死了。张伯到县衙去告状,也给苗县令打了出来。两个老人抱头痛哭,喃喃念着:“苍天啊……”
??
??后来苗县令在公堂上给人打死,熊太守和熊虎也被杀死。我知道这是长生哥干的,官府正通缉他。我只盼他快快逃走,逃得越远越好。我只恨自己没用。可小缨……终于没等到长生哥去救她,为了不让熊虎碰她,被抢去的那天就已投井而死了……
??
??那天父亲沉思良久,长叹一声。“二娃,这官……是当不得的……还是,回来务农吧。”
??背影佝偻的老父虽不知道“举秀才,不知书”,却也明白,官,终究不会给庄稼人过好日子。
??
??连年大旱,田里颗粒无收。可租子、捐税还是照样要收,而且越来越重。父亲终于一病不起,到死也没闭上眼睛。他无神地瞪着房顶,大喊一声:
??“苍天有眼……!”
??家里,竟连一张草席都没有!
??母亲悬梁自尽……小弟活活饿死……我抱着饿得哭不出来,只是不停抽噎的妹妹,茫然地望着天空。
??——苍天啊!你真的有眼吗?
??
——题记
极尽忧伤缠绵的季节,落叶飘飘,华美的舞蹈。蒲公英悠悠飘散的季节,淡淡地注定我们的遇见。
自古逢来便悲寂寥的秋,悬挂在桥四周自然的风景画,徒步在桥心,看着落叶纷飞,繁花殆尽,突然对桥下的潺潺流水平添几分爱怜,因为它的淡、长、远。脚步声响起,抬头望,从秋天走来的你,却带着夏天的微笑,那一刻我便知道,我们,注定有结解不了。
果真,从此在校园便经常遇见你。经常一个人的你,却永远拥有夏天般的微笑,我开始纳闷,然后,便了解你,认识了你,自然而然,也就成了朋友。
我问你为什么一个人笑得那么阳光,你说因为笑能填补哀伤,那一刻,我突然看见你心地那一片不曾到过的阳光。
原来你——和我一样。
于是,有意无意地,便把彼此放在了心里最重要的地方。
你喜欢每周星期五放学送我回家,一起经过我们相遇的地方。小桥、流水,还有人家。屋顶升起的炊烟袅袅,交织在一起期许的目光,一切都那么永恒、美好。
金色的秋天金色的阳光,那天放假,相邀一起玩耍。我信步跟在你身后,看着你突然飞跑着到一座小山上,张开双臂,淡淡地吮吸着空气,微微闭着眼睛,头发被风梳理得更加张扬,安静得,像一只沉睡了的白鸽。良久,你猛地一转身,拉着我跑了起来。我看着你脸上荡漾着的笑容,没注意身旁的风景在倒退,然后,定格。
好美的一片小树林,叶还没有落完,地上却已是层层叠叠的一片,午后的阳光从叶隙射到地上,星星点点地一片明亮。坐在古老的长石凳上,感受着美好的风景,突然多了好多话,生活的无奈,学习的压力,未来的憧憬……一直这么聊着,没注意太阳渐渐偏西,终于被夜幕遮拦。
说再见的时候,突然有点心酸。
上学过后,依旧继续我们的相逢,微笑,擦肩而过。期末结束,你说让我在初次相遇的地方等你,我欣然应允。
桥心,风吹得身体有些颤抖,就如同你即将告诉我的消息,一样地让我措手不及。你说你要走,去到另一个城市,我不明白为什么我当时那么沉静,只是淡淡地恩了一声,心里却是铺天盖地的悲伤。那天,谁都没说再见,谁都明白,这是最后一次的,擦肩而过……
如今,你已不在桥心,我亦不在。只是心,永远被锁在了哪个叫回忆的地方,依稀可见,我初见你时万劫不复的眼神。