德拜屏蔽英文解释翻译、德拜屏蔽的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【电】 Debye shielding

分词翻译：

德的英语翻译：

heart; mind; morals; virtue

拜的英语翻译：

do obeisance; make a courtesy call

屏蔽的英语翻译：

screen; shield
【计】 mask; mask off; masking
【化】 shielding

专业解析

德拜屏蔽 (Debye Shielding)

定义与核心概念

德拜屏蔽（Debye Shielding）是等离子体物理学中的关键现象，指带电粒子（如离子或电子）周围聚集的异性电荷形成的“屏蔽层”，有效削弱该粒子在远距离处的电场影响。其名称源于荷兰物理学家彼得·德拜（Peter Debye），他在电解质理论中提出类似概念。在等离子体中，自由电子受正电荷吸引而聚集在其周围，形成屏蔽云，导致粒子电场在超过特定距离（德拜长度）时指数衰减，从而维持等离子体的准中性（quasi-neutrality）。

物理机制

电场屏蔽过程
当等离子体中存在一个带正电的粒子时，其电场会吸引周围电子并排斥其他离子。电子因质量小、移动速度快，迅速在正电荷周围形成负电荷聚集区，使该粒子的净电场在远距离处趋近于零。屏蔽效果的特征尺度为德拜长度（Debye Length），其计算公式为：

$$ lambda_D = sqrt{frac{epsilon_0 k_B T_e}{n_e e}} $$

其中：
- (epsilon_0) 为真空介电常数，
- (k_B) 为玻尔兹曼常数，
- (T_e) 为电子温度，
- (n_e) 为电子数密度，
- (e) 为元电荷。
动态平衡
德拜屏蔽是动态统计过程：电子在热运动与电场吸引间达到平衡，形成玻尔兹曼分布 (n_e propto exp(-ephi / k_B T_e))（(phi) 为电势）。该分布与泊松方程结合，导出电势随距离 (r) 的衰减规律：

$$ phi(r) propto frac{1}{r} exp(-r / lambda_D) $$

物理意义与应用

等离子体准中性：德拜屏蔽是等离子体维持宏观电中性的基础。当系统尺度远大于德拜长度时，等离子体表现为中性介质；反之，若尺度接近德拜长度，集体效应失效，体系退化为带电粒子气体。
尘埃等离子体：在复杂等离子体中，德拜屏蔽决定尘埃颗粒的相互作用力及结构形成，例如“Yukawa势”模型的应用。
半导体与聚变研究：德拜长度用于分析半导体掺杂区的电场分布（如PN结），并约束聚变装置（如托卡马克）中等离子体的稳定性与约束条件。

权威参考文献

Chen, F. F. Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion (3rd ed.). Springer.
链接：Chapter 1.4 Debye Shielding

Goldston, R. J., & Rutherford, P. H. Introduction to Plasma Physics. Institute of Physics Publishing.
链接：Section 2.3 Debye Length

NASA Plasma Physics Education Resources. Debye Shielding.
链接：NASA Debye Shielding Explanation

Encyclopedia of Plasma Technology. Debye Length. Taylor & Francis.
链接：DOI:10.1081/E-EPLT-120053809

网络扩展解释

德拜屏蔽（Debye shielding）是描述带电物体周围离子或电荷分布对外部电场的抵消作用的现象，其核心在于通过电荷的重新排列减弱静电场的影响。以下是综合多来源的解释：

1.基本概念

德拜屏蔽常见于等离子体、胶体溶液等体系。当带电颗粒（如胶体粒子或等离子体中的电极）置于含自由电荷的环境中时，周围的反号电荷会聚集在其附近，形成“屏蔽云”，使得远处的电场显著衰减。例如，在盐溶液中，带正电的颗粒会吸引负离子（如Cl⁻），形成屏蔽层。

2.物理机制

等离子体中的屏蔽：插入带正电的物体会吸引电子云，带负电的物体则吸引正离子云，从而削弱外部电场的穿透能力。若等离子体温度较高，热运动会使屏蔽不完全，形成有限厚度的电荷云。
溶液中的离子屏蔽：盐（如NaCl）的离子会在带电颗粒周围排列，高浓度盐溶液中离子云更密集，屏蔽效应更强。

3.德拜长度的意义

德拜长度（Debye length）是衡量屏蔽效果的特征距离，表示静电场衰减到原始值1/e的距离。其值取决于介质温度、离子浓度等：

公式：德拜长度$lambda_D = sqrt{frac{varepsilon_r varepsilon_0 k_B T}{2 n e}}$，其中$varepsilon_r$为介电常数，$n$为离子浓度，$T$为温度。
应用示例：在25℃水溶液中，100 mM盐的德拜长度约1 nm，而低盐浓度时可达数十纳米。

4.实际应用

胶体稳定性：通过Zeta电位测量可评估胶体颗粒间的排斥力，德拜长度影响颗粒聚集行为。
半导体与金属：德拜长度描述外加电场在材料表面的穿透深度，影响器件电学性能。

德拜屏蔽揭示了电荷相互作用在微观环境中的动态平衡，德拜长度则为量化屏蔽效应提供了关键参数，广泛应用于物理、化学及材料科学领域。如需更详细的计算或案例，可参考相关文献。