Ionos hanghullámok

Az ion -akusztikus hullámok (szintén csak ionhang ) olyan hosszanti kvázi-elektrosztatikus hullámok a plazmában , amelyek az ionok oszcillációjához kapcsolódnak . Gerjeszthetők homogén izotróp plazmában , amelyben az elektronok hőmérséklete sokkal magasabb, mint az ionok hőmérséklete.

Ion-akusztikus hullámok létezése csak akkor lehetséges, ha a feltétel

v_{Ti}\ll {\frac {\omega }{k))\ll v_{Te},

ahol , az ionok és elektronok termikus sebessége , és , a hullám frekvenciája és hullámszáma . Így az ion-akusztikus hullám fázissebességének lényegesen nagyobbnak kell lennie az ionok hősebességénél, de lényegesen kisebbnek kell lennie az elektronok hősebességénél. ${\displaystyle v_{Ti))$ $v_{{Te}}$ $\omega$ $k$ $v_{{ph}}=\omega /k$

Ebben az esetben az ion-akusztikus hullámok diszperziós összefüggésének formája van

\omega (k)={\frac {kv_{s}}{\sqrt {1+(kr_{De})^{2}}}},

ahol

v_{s}={\sqrt {\frac {T_{e}}{m_{i}}}}

az ionos hang sebessége (itt az elektronok hőmérséklete, az ionok tömege );

T_{e}

m_i

r_{De}={\sqrt {\frac {T_{e}}{4\pi e^{2}N_{e0}}}}

az elektronok Debye sugara (itt az elemi töltés , a zavartalan elektronkoncentráció ).

e

N_{e0}

Nagy hullámhosszak esetén, amelyekre , a diszperziós összefüggés a hanghullámokra jellemző lineáris függés formájában jelentkezik . Rövid hullámhosszak esetén, amelyekre az inverz összefüggés igaz , az ion-akusztikus hullámok fázissebessége nullára, frekvenciájuk pedig a plazma ionfrekvenciájára hajlik. $kr_{{De}}\ll 1$ ${\displaystyle \omega (k)=kv_{s))$ $kr_{{De}}\gg 1$

\omega _{pi}={\sqrt {\frac {4\pi e^{2}N_{e0}}{m_{i}}}}.

Így a hullámok plazma rezgésekké degenerálódnak.

Ha az elektronok és ionok hőmérséklete kismértékben eltér, az ion-akusztikus hullámok fázissebessége közel van az ionok hősebességéhez, ami a hullámok erős ütközésmentes csillapításához és energiájuk plazmarészecskékhez való átviteléhez vezet.

Az ion-akusztikus hullámok amplitúdójának növekedésével nemlineáris hatások kezdenek megjelenni , amelyek a hullámfront meredekedéséhez vezetnek. A diszperzió azonban megakadályozza a merededést, és végső soron a nemlineáris ion-akusztikus hullámok egy speciális osztályának – az úgynevezett ionakusztikus szolitonoknak – a létezéséhez vezethet , amelyek az ionsűrűség térben terjedő, stabil, magányos zavarai.

Irodalom

4.1.3. Ion-hang oszcillációk // Plazma elektrodinamika / AI Akhiezer . - 2. kiadás, átdolgozott .. - M . : Nauka, 1974. - S. 152-154. — 720 s. - 5000 példány.

Szótárak és enciklopédiák	Nagy orosz Britannica (online)