等離子體物理研究的理論描述

等離子體物理研究的理論描述包括近似方法和統(tǒng)計(jì)方法。

  粒子軌道理論和磁流體力學(xué)都屬于近似方法。粒子軌道理論是把等離子體看成由大量獨(dú)立的帶電粒子組成的集體，【低溫等離子表面處理機(jī)】只討論單個(gè)粒子在外加電磁場中的運(yùn)動特性，而略去粒子間的相互作用，也就是近似地求解粒子的運(yùn)動方程。

  這種理論只適用于研究稀薄等離子體。在一定條件下的稠密等離子體，通過每種粒子軌道的確定，也可對等離子體運(yùn)動作適當(dāng)?shù)拿鑼懀材芴峁┏砻艿入x子體的某些性質(zhì)。不過，由于稠密等離子體具有很強(qiáng)的集體效應(yīng)，【真空等離子清洗機(jī)】粒子間耦合得很緊，因此這種理論的局限性很大。

  磁流體力學(xué)不討論單個(gè)粒子的運(yùn)動，而是把等離子體當(dāng)作導(dǎo)電的連續(xù)媒質(zhì)來處理，在流體力學(xué)方程中加上電磁作用項(xiàng),再和麥克斯韋方程組聯(lián)立，就構(gòu)成磁流體力學(xué)方程組，這是等離子體的宏觀理論。【低溫等離子設(shè)備】它適用于研究稠密等離子體的宏觀性質(zhì)如平衡、宏觀穩(wěn)定性等問題，也適用于研究冷等離子體中的波動問題。

  然而，由于它不考慮粒子的速度空間分布函數(shù)，因此，它無法揭示出波粒相互作用和微觀不穩(wěn)定性等一系列細(xì)致和重要的性質(zhì)。等離子體按其本性是一個(gè)含有大量帶電粒子的多粒子體系，所以嚴(yán)格的處理方法就是統(tǒng)計(jì)方法，即求出粒子分布函數(shù)隨時(shí)間的演化過程。這種理論就是等離子體動力論，也稱為等離子體的微觀理論。

對于波動和微觀不穩(wěn)定性，【等離子表面清洗】動力論采用符拉索夫方程來研究。對于弛豫過程和輸運(yùn)問題，動力論采用福克-普朗克方程。微觀理論可以得到宏觀理論所得不到的許多知識。例如在波動問題方面，只有動力論才能導(dǎo)出朗道阻尼，至于微觀不穩(wěn)定性，主要討論速度空間中偏離平衡態(tài)所引起的不穩(wěn)定性，這類問題是宏觀理論無法研究的。從動力論方程出發(fā)，可以導(dǎo)出磁流體力學(xué)的連續(xù)方程、動量方程和能量方程。

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