德拜長度英文解釋翻譯、德拜長度的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 Debye length

分詞翻譯：

德拜的英語翻譯：

【化】 debye

長度的英語翻譯：

in length; length
【化】 length
【醫】 L.; length

專業解析

德拜長度（Debye Length）是等離子體物理和電解質溶液理論中的一個核心概念，描述了電荷屏蔽效應的空間尺度範圍。以下是其詳細解釋，結合漢英詞典角度與物理内涵：

一、定義與物理意義（Definition and Physical Meaning）

中文定義
德拜長度（λ_D）是指等離子體或電解質溶液中，正負電荷分離形成的“屏蔽雲”所能延伸的最大距離。在此距離外，帶電粒子産生的電場會被周圍異性電荷完全屏蔽，電場強度衰減至原值的1/e（約36.8%）。

英文對照：Debye length is the characteristic distance over which a charged particle's electrostatic influence is screened by the collective effect of surrounding mobile charges in a plasma or electrolyte.
物理機制
當帶電粒子（如離子）置于等離子體/電解液中時，會吸引異性電荷在其周圍聚集，形成“屏蔽層”。該層厚度即為德拜長度，其值越大，屏蔽效果越弱；值越小，屏蔽越強。

二、數學表達式（Mathematical Expression）

德拜長度的計算公式為：

$$ lambda_D = sqrt{frac{epsilon k_B T}{e sum_i n_i z_i}} $$

其中：

$epsilon$：介電常數
$k_B$：玻爾茲曼常數
$T$：溫度（單位：K）
$e$：元電荷
$n_i$：第i種離子數密度
$z_i$：離子價态

該公式由物理學家彼得·德拜（Peter Debye）于1923年首次推導，用于描述電解質行為。

三、典型應用場景（Typical Applications）

等離子體物理
用于判斷等離子體是否滿足“準中性”條件：若系統尺度遠大于λ_D，則等離子體可視為整體電中性（如恒星大氣、核聚變裝置）。

半導體器件
描述PN結耗盡層厚度，影響場效應晶體管（FET）的阈值電壓。

生物電化學
分析細胞膜雙電層結構，解釋離子通道的電荷傳輸機制。

膠體化學
預測膠體顆粒間靜電斥力範圍，維持膠體穩定性（DLVO理論）。

四、權威參考文獻（Authoritative References）

經典教材
- 等離子體物理基礎（Francis F. Chen, Springer）
- 電解質溶液理論（Peter Debye & Erich Hückel, 1923）
學術機構
- 美國物理學會（APS）等離子體分會：https://www.aps.org/units/dpp
- 國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）電化學術語定義

注：德拜長度的概念被納入IEEE标準術語（IEEE Std 115-2019），用于電磁場與帶電粒子相互作用的量化分析。

網絡擴展解釋

德拜長度（Debye length）是物理學中描述電荷屏蔽效應的重要概念，指靜電場在介質（如等離子體、電解質溶液或半導體）中被周圍異性電荷屏蔽而顯著衰減的特征距離。以下是詳細解釋：

1.定義與物理意義

德拜長度由美籍荷蘭物理學家彼得·德拜提出，又稱德拜屏蔽長度。當外加靜電場作用于介質時，介質中的自由電荷（如電子、離子）會重新分布，形成與外加電場相反的電荷層（空間電荷區），從而削弱原電場的作用。德拜長度即電場衰減到原強度的約1/e（約37%）的距離。

2.應用場景

等離子體：帶電粒子（如電子和離子）通過異性電荷的聚集屏蔽單個粒子的電場，德拜長度決定了等離子體中電中性區域的最小尺度。
半導體/金屬：表面形成的空間電荷區厚度即德拜長度，電場在此範圍内逐漸消失。
電解質溶液：離子濃度越高，德拜長度越短。例如，25℃下100mM鹽溶液的德拜長度約為1納米。

3.計算公式

經典德拜長度的公式為： $$ λ_D = sqrt{frac{ε_r ε_0 k_B T}{e sum n_i z_i}} $$ 其中：

(ε_r)為介電常數，(ε_0)為真空介電常數；
(k_B)為玻爾茲曼常數，(T)為溫度；
(e)為元電荷，(n_i)和(z_i)分别為第(i)種離子的濃度和電荷數。

4.影響因素

濃度：介質中載流子濃度越高，德拜長度越短（如高濃度鹽溶液屏蔽效應更強）。
溫度：溫度升高會增大德拜長度。
電荷數：離子電荷數越高，屏蔽效應越顯著，德拜長度越短。

5.擴展說明

在非廣延統計等離子體中，德拜長度可能因參數變化偏離經典結果，但經典理論仍是多數實際應用的基礎。該概念對理解電化學雙電層、半導體器件設計等具有重要意義。

如需具體場景的數值計算或更深入理論，可參考物理化學或等離子體領域的專業文獻。