Плазменная частота.

Итак, в плазме возможно самопроизвольное разделение зарядов на расстоянии порядка . Легко видеть, что такое разделение зарядов вызовет колебательные движения зарядов. В электрическом поле при разделении зарядов на электрон будет действовать сила . Напряженность соответствующего поля

.

Второй закон Ньютона как уравнение движения: (знак «-» обусловлен тем, что сила, действующая на электрон, направлена в сторону, противоположную направлению смещения от положения равновесия, а электрон в процессе движения «проскакивает» положение равновесия – возникают колебания).

Поделим левую и правую часть на

Поставим вместо соответствующее выражение и, перенеся все в левую часть, получаем уравнение:

.

Обозначим , тогда уравнение примет вид:

Это уравнение описывает колебательные движения с собственной круговой частотой :

называется плазменной или ленгмюровской частотой.

(Замечание. Гц, если измеряется в см .)

Величина - характерное время, за которое плазма может отреагировать на внешнее воздействие. (Например, при резком включении внешнего поля распространение поля в плазме установится за время порядка .)

	При падении радиоволны на ионосферу может произойти отражение, если частота волны равна соответствующей (плазменной) частоте ионизированного газа ионосферы (рис. 22.3). На этом принципе основано распространение коротких радиоволн вокруг земного шара. (Примечание. Показатель преломления ионосферы , где , т.е. может быть <1.)
Рис. 22.3

 

 

Вопросы для самоконтроля.

1. Что такое плазма?

2. В чем смысл термина «квазинейтральность» плазмы?

3. Когда плазму можно считать низкотемпературной? Высокотемпературной?

4. В чем состоит физический смысл радиуса Дебая?

5. Сформулируйте определение плазмы Ленгмюра.

6. Каким образом возникают плазменные колебания? Что такое плазменная (ленгмюровская) частота?

7. Какую роль играет ионосфера для радиосвязи?