
【化】 plasma frequency
class; grade; rank; wait; when
【机】 iso-
【医】 exsomatize
frequency
【计】 F; frequency
【化】 frequency
【医】 frequency
【经】 frequency
等离子体频率(Plasma Frequency),又称等离子振荡频率,是描述等离子体中电子集体运动特征的基础物理参数。其英文对应词为“plasma frequency”,定义为当等离子体中的电子因外界扰动偏离平衡位置时,在静电恢复力作用下产生的固有振荡频率。
从物理机制分析,等离子体频率由电子密度、电荷量和质量共同决定,数学表达式为: $$ omega_p = sqrt{frac{n_e e}{varepsilon_0 m_e}} $$ 其中$n_e$为电子数密度,$e$为电子电荷量,$varepsilon_0$为真空介电常数,$m_e$为电子质量。该公式表明,在电子密度较高的环境中(如金属或电离层),等离子体频率可达太赫兹量级。
该参数在多个领域具有关键应用价值:
根据美国物理学会的《现代物理学评论》(Reviews of Modern Physics)最新研究,等离子体频率的精确测量已成为诊断实验室等离子体参数的核心技术之一(DOI:10.1103/RevModPhys.94.045003)。英国牛津大学等离子体研究所的实验数据表明,通过激光干涉法测量等离子体频率的误差可控制在0.5%以内。
等离子体频率是描述等离子体中电子集体振荡特性的重要物理量,其核心概念和公式可总结如下:
等离子体频率指当等离子体内部发生电荷分离时,电子在静电力作用下产生的集体简谐振荡频率。这种振荡现象被称为等离子体振荡,是等离子体的固有特性。
在冷等离子体(忽略电子热运动)中,频率公式为: $$ omega_p = sqrt{frac{n_e e}{varepsilon_0 m_e}} $$ 其中:
该公式表明频率与电子密度的平方根成正比。
类型 | 冷等离子体 | 热等离子体 |
---|---|---|
热运动影响 | 忽略电子热运动 | 考虑电子热运动 |
传播特性 | 局部振荡(群速为零) | 形成朗缪尔波(群速非零) |
频率修正 | $omega = omega_p$ | $omega = omegap + 3kv{th}$ |
注:$v_{th}=sqrt{k_BT/m_e}$为电子热速度,$k$为波数。
该频率决定了等离子体对电磁波的响应特性:
此特性在电离层通信、激光等离子体相互作用等领域有重要应用。
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