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什麼是朗道阻尼

波和粒子之間的共振作用而導致的波阻尼的效應。它是蘇聯物理學家Л.Д.朗道在1946年提出的,這個理論在60年代在實驗中得到證實。

在等離子體中,速度v和波的相速vp接近的帶電粒子稱為波的共振粒子。共振粒子所感受到的波的電場幾乎是長期恆定的,因此共振粒子和波之間會發生較強烈的能量交換。v略低於vp的粒子被波的電場推動而加速,於是波的能量被粒子吸收。反之,v略大於vp的粒子會推動波,於是粒子的能量被波吸收。

如果等離子體是熱平衡的,則粒子的速度分佈f(v)是麥克斯韋分佈,如圖1所示,對於相速是vp的波,v略大於vp的粒子少而略小於vp的粒子多,所以波與共振粒子相互作用總的效果是使波損失能量,即波受到阻尼而衰減,這種現象稱為朗道阻尼。例如,朗繆爾波會和共振電子作用而受到阻尼;離子聲波會和共振離子作用而受到阻尼等。

什麼是朗道阻尼
什麼是朗道阻尼 第2張

當等離子體不處於熱平衡態時,f(v)不是麥克斯韋分佈。圖2表示的就是一種偏離熱平衡的分佈,如果vp的大小如圖所示,則v略大於vp的粒子多而略小於vp的粒子少,總的效果是波獲得能量而增長,這是朗道阻尼的逆過程,稱為朗道增長,它造成波的不穩定。

朗道阻尼是等離子體動力論一個十分重要的結果,它開創了波粒相互作用和微觀不穩定性這些新的領域。

標籤: 阻尼
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