
【電】 langevin ion-recombination theories
朗吉萬離子複合理論(Langevin Ion Recombination Theory)是描述等離子體或電離氣體中正負離子相互結合(複合)過程的重要物理模型。該理論由法國物理學家保羅·朗吉萬(Paul Langevin)于1903年提出,核心在于解釋離子在電場作用下的運動及其複合概率。
離子運動機制
朗吉萬理論認為,在弱電離氣體中,正負離子的複合速率主要受離子間庫侖引力支配。離子在電場中的遷移率((mu))與擴散系數((D))滿足愛因斯坦關系:
$$ mu = frac{eD}{k_B T} $$
其中 (e) 為元電荷,(k_B) 為玻爾茲曼常數,(T) 為溫度。
複合速率方程
離子複合率 (R) 與正負離子濃度((n+)、(n-))的乘積成正比:
$$ R = alpha n+ n- $$
複合系數 (alpha) 由離子遷移率決定:
$$ alpha = frac{e(mu+ + mu-)}{varepsilon_0} $$
(varepsilon_0) 為真空介電常數。該公式表明,離子遷移率越高,複合速率越快。
適用條件
理論適用于低氣壓、弱電離環境(如大氣層下部),此時離子間平均自由程較長,庫侖力主導複合過程。在高氣壓或強電離條件下,需考慮三體碰撞等複雜機制。
朗吉萬理論首次定量揭示了離子複合的微觀動力學過程,為等離子體物理、大氣電離層研究和氣體放電技術奠定了理論基礎。例如:
該理論通過量化離子遷移與複合的關系,成為電離氣體動力學的基礎模型之一,後續研究(如Thomson三體複合理論)均在其框架上發展。
“朗吉萬離子複合理論”對應的英文為Langevin ion-recombination theories,屬于電學領域的理論。以下是綜合解析:
該理論由法國物理學家保羅·朗之萬(Paul Langevin)提出,主要研究電離氣體或溶液中正負離子複合的動力學過程。朗之萬在20世紀初對帶電粒子的運動與相互作用進行了開創性研究,其理論模型常用于解釋離子碰撞後重新結合為中性分子的現象。
離子複合過程
當電離介質(如氣體或液體)中的正負離子因庫侖力相互吸引并碰撞時,可能發生複合反應,形成中性分子。例如:
$$ text{A}^+ + text{B}^- rightarrow text{AB} $$
複合速率受離子遷移率、濃度及介質特性影響。
朗之萬方程的應用
理論可能基于朗之萬方程(描述粒子在隨機力作用下的運動),推導離子擴散與複合速率的數學關系,公式可能包含離子遷移率($mu$)、電荷量($e$)和介質介電常數($epsilon$)等參數。
由于搜索結果信息有限,建議進一步查閱電動力學或物理化學教材中關于“Langevin recombination”的章節,或參考權威數據庫(如《物理評論》期刊)以獲取詳細公式與實驗驗證。
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