德拜屏蔽英文解釋翻譯、德拜屏蔽的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 Debye shielding

分詞翻譯：

德的英語翻譯：

heart; mind; morals; virtue

拜的英語翻譯：

do obeisance; make a courtesy call

屏蔽的英語翻譯：

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

專業解析

德拜屏蔽 (Debye Shielding)

定義與核心概念

德拜屏蔽（Debye Shielding）是等離子體物理學中的關鍵現象，指帶電粒子（如離子或電子）周圍聚集的異性電荷形成的“屏蔽層”，有效削弱該粒子在遠距離處的電場影響。其名稱源于荷蘭物理學家彼得·德拜（Peter Debye），他在電解質理論中提出類似概念。在等離子體中，自由電子受正電荷吸引而聚集在其周圍，形成屏蔽雲，導緻粒子電場在超過特定距離（德拜長度）時指數衰減，從而維持等離子體的準中性（quasi-neutrality）。

物理機制

電場屏蔽過程
當等離子體中存在一個帶正電的粒子時，其電場會吸引周圍電子并排斥其他離子。電子因質量小、移動速度快，迅速在正電荷周圍形成負電荷聚集區，使該粒子的淨電場在遠距離處趨近于零。屏蔽效果的特征尺度為德拜長度（Debye Length），其計算公式為：

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

其中：
- (epsilon_0) 為真空介電常數，
- (k_B) 為玻爾茲曼常數，
- (T_e) 為電子溫度，
- (n_e) 為電子數密度，
- (e) 為元電荷。
動态平衡
德拜屏蔽是動态統計過程：電子在熱運動與電場吸引間達到平衡，形成玻爾茲曼分布 (n_e propto exp(-ephi / k_B T_e))（(phi) 為電勢）。該分布與泊松方程結合，導出電勢隨距離 (r) 的衰減規律：

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

物理意義與應用

等離子體準中性：德拜屏蔽是等離子體維持宏觀電中性的基礎。當系統尺度遠大于德拜長度時，等離子體表現為中性介質；反之，若尺度接近德拜長度，集體效應失效，體系退化為帶電粒子氣體。
塵埃等離子體：在複雜等離子體中，德拜屏蔽決定塵埃顆粒的相互作用力及結構形成，例如“Yukawa勢”模型的應用。
半導體與聚變研究：德拜長度用于分析半導體摻雜區的電場分布（如PN結），并約束聚變裝置（如托卡馬克）中等離子體的穩定性與約束條件。

權威參考文獻

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

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

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

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

網絡擴展解釋

德拜屏蔽（Debye shielding）是描述帶電物體周圍離子或電荷分布對外部電場的抵消作用的現象，其核心在于通過電荷的重新排列減弱靜電場的影響。以下是綜合多來源的解釋：

1.基本概念

德拜屏蔽常見于等離子體、膠體溶液等體系。當帶電顆粒（如膠體粒子或等離子體中的電極）置于含自由電荷的環境中時，周圍的反號電荷會聚集在其附近，形成“屏蔽雲”，使得遠處的電場顯著衰減。例如，在鹽溶液中，帶正電的顆粒會吸引負離子（如Cl⁻），形成屏蔽層。

2.物理機制

等離子體中的屏蔽：插入帶正電的物體會吸引電子雲，帶負電的物體則吸引正離子雲，從而削弱外部電場的穿透能力。若等離子體溫度較高，熱運動會使屏蔽不完全，形成有限厚度的電荷雲。
溶液中的離子屏蔽：鹽（如NaCl）的離子會在帶電顆粒周圍排列，高濃度鹽溶液中離子雲更密集，屏蔽效應更強。

3.德拜長度的意義

德拜長度（Debye length）是衡量屏蔽效果的特征距離，表示靜電場衰減到原始值1/e的距離。其值取決于介質溫度、離子濃度等：

公式：德拜長度$lambda_D = sqrt{frac{varepsilon_r varepsilon_0 k_B T}{2 n e}}$，其中$varepsilon_r$為介電常數，$n$為離子濃度，$T$為溫度。
應用示例：在25℃水溶液中，100 mM鹽的德拜長度約1 nm，而低鹽濃度時可達數十納米。

4.實際應用

膠體穩定性：通過Zeta電位測量可評估膠體顆粒間的排斥力，德拜長度影響顆粒聚集行為。
半導體與金屬：德拜長度描述外加電場在材料表面的穿透深度，影響器件電學性能。

德拜屏蔽揭示了電荷相互作用在微觀環境中的動态平衡，德拜長度則為量化屏蔽效應提供了關鍵參數，廣泛應用于物理、化學及材料科學領域。如需更詳細的計算或案例，可參考相關文獻。