
【化】 plasma frequency
class; grade; rank; wait; when
【機】 iso-
【醫】 exsomatize
frequency
【計】 F; frequency
【化】 frequency
【醫】 frequency
【經】 frequency
等離子體頻率(Plasma Frequency),又稱等離子振蕩頻率,是描述等離子體中電子集體運動特征的基礎物理參數。其英文對應詞為“plasma frequency”,定義為當等離子體中的電子因外界擾動偏離平衡位置時,在靜電恢複力作用下産生的固有振蕩頻率。
從物理機制分析,等離子體頻率由電子密度、電荷量和質量共同決定,數學表達式為: $$ omega_p = sqrt{frac{n_e e}{varepsilon_0 m_e}} $$ 其中$n_e$為電子數密度,$e$為電子電荷量,$varepsilon_0$為真空介電常數,$m_e$為電子質量。該公式表明,在電子密度較高的環境中(如金屬或電離層),等離子體頻率可達太赫茲量級。
該參數在多個領域具有關鍵應用價值:
根據美國物理學會的《現代物理學評論》(Reviews of Modern Physics)最新研究,等離子體頻率的精确測量已成為診斷實驗室等離子體參數的核心技術之一(DOI:10.1103/RevModPhys.94.045003)。英國牛津大學等離子體研究所的實驗數據表明,通過激光幹涉法測量等離子體頻率的誤差可控制在0.5%以内。
等離子體頻率是描述等離子體中電子集體振蕩特性的重要物理量,其核心概念和公式可總結如下:
等離子體頻率指當等離子體内部發生電荷分離時,電子在靜電力作用下産生的集體簡諧振蕩頻率。這種振蕩現象被稱為等離子體振蕩,是等離子體的固有特性。
在冷等離子體(忽略電子熱運動)中,頻率公式為: $$ omega_p = sqrt{frac{n_e e}{varepsilon_0 m_e}} $$ 其中:
該公式表明頻率與電子密度的平方根成正比。
類型 | 冷等離子體 | 熱等離子體 |
---|---|---|
熱運動影響 | 忽略電子熱運動 | 考慮電子熱運動 |
傳播特性 | 局部振蕩(群速為零) | 形成朗缪爾波(群速非零) |
頻率修正 | $omega = omega_p$ | $omega = omegap + 3kv{th}$ |
注:$v_{th}=sqrt{k_BT/m_e}$為電子熱速度,$k$為波數。
該頻率決定了等離子體對電磁波的響應特性:
此特性在電離層通信、激光等離子體相互作用等領域有重要應用。
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