# Плазма

Плазменная лямпа, якая ілюструе некаторыя з найбольш складаных плазменных з’яў, уключаючы філаментацыю. Свячэнне плазмы абумоўлена пераходам электронаў з высокаэнергетычнага стану ў стан з нізкай энергіяй пасля рэкамбінацыі з іонамі. Гэты працэс прыводзіць да выпраменьвання са спектрам, які адпавядае ўзбуджанаму газу.
**Пла́зма** (ад грэч. πλάσμα «вылепленае», «аформленае») — чацвёрты агрэгатны стан рэчыва, які характарызуецца высокай ступенню іанізацыі яго часціц пры роўнасці канцэнтрацый дадатна і адмоўна зараджаных часціц.

Плазма, якая ўтрымлівае электроны і дадатныя іоны, называюць **электронна-іоннай**. Калі ў плазме побач з зараджанымі часціцамі маюцца і нейтральныя малекулы, то яе называюць **часткова іанізаванай**. Плазма, якая складаецца толькі з зараджаных часціц, называюць **цалкам іанізаванай**.

У маштабах Сусвету плазма — найбольш распаўсюджаны агрэгатны стан рэчыва. З яе складаюцца Сонца, зоркі, верхнія пласты атмасферы і радыяцыйныя паясы Зямлі. Паўночныя ззянні і святло ў люмінесцэнтных лямпах з’яўляюцца вынікам працэсаў, якія адбываюцца ў плазме.

Плазма шырока ўжываецца ў вытворчасці пры рэзцы і шліфоўцы металаў, траўленні розных паверхняў, увядзенні легіруючых дадаткаў у паўправаднікі, нанясенні ахоўных і ўмацоўных пакрыццяў.

Перспектывы выкарыстання плазмы навукоўцы звязваюць з новымі спосабамі вытворчасці энергіі: магнітагідрадынамічнае (МГД) пераўтварэнне ўнутранай энергіі ў электрычную і кіраваная тэрмаядзерная рэакцыя сінтэзу.

У МГД-генератары механічная энергія струменя электраправоднай вадкасці (ці газу) пераўтвараецца ў электрычную.

## Высокатемпературная плазма

Высокатэмпературная плазма, якая ўтвараецца ў выніку тэрмічнай іанізацыі, з’яўляецца раўнаважнай або, іншымі словамі, ізатэрмічнай плазмай. Ступень яе іанізацыі вельмі вялікая, дзякуючы чаму яна з’яўляецца вельмі добрым правадніком — праводнасць высокатэмпературнай плазмы супастаўная з праводнасцю металаў.

Высокатэмпературная плазма з’яўляецца генератарам прамяністай энергіі. Спектр яе істотна адрозніваецца ад спектру абсалютна чорнага цела. У спектры плазмы прысутнічаюць тармазныя выпраменьванні, абумоўленае тармажэннем электронаў у полі іонаў рэкамбінацыйнае выпраменьванне, абавязанае працэсу ўтварэння нейтральных атамаў з іонаў і электронаў, а таксама выпраменьванне ўзбуджаных іонаў і атамаў. Акрамя таго, згаданае вышэй лармараўскае кручэнне электронаў у магнітным полі прыводзіць да так званага бэтатрон-выпраменьвання.

## Гісторыя

Упершыню плазма была распазнана і апісана ў 1879 годзе Уільямам Круксам, які назіраў яе ў адмысловай трубцы і назваў плазму «прамяністай матэрыяй» (англ.: radiant matter).
Назву «плазма» прапанаваў Ірвінг Ленгмюр у 1928 годзе, магчыма таму што яркі разрад, запаўняючы аб’ём трубкі, прымаў яе форму (грэч. πλάσμα — вылепленае, адлітае, адфармаванае). Лангмюр апісаў свае назіранні так:

>
> За выключэннем вобласці каля электродаў, дзе ёсць «абалонкі», у якіх вельмі мала электронаў, іанізаваны газ утрымлівае іоны і электроны ў прыкладна роўных колькасцях, так што выніковы прасторавы зарад вельмі малы. Мы будзем карыстацца словам «плазма» для апісання гэтай вобласці з ураўнаважанымі зарадамі іонаў і электронаў.
>
>
>
> *Арыгінальны тэкст* (англ.)  [паказаць]
>
> *Except near the electrodes, where there are* sheaths *containing very few electrons, the ionized gas contains ions and electrons in about equal numbers so that the resultant space charge is very small. We shall use the name* plasma *to describe this region containing balanced charges of ions and electrons.*
>
>
>
>

## Матэматычныя мадэлі

Уласцівасці плазмы ў знешніх палях апісваюцца кінетычным ураўненнем Больцмана (гл. кінетычная тэорыя газаў) і сістэмай ураўненняў Максвела, у якія ўваходзяць самаўзгодненыя (пэўным спосабам усярэдненыя) электрычныя і магнітныя палі. Калі ўласна плазменныя эфекты неістотныя, карыстаюцца больш грубымі прыбліжэннямі магнітнай гідрадынамікі. Многія ўласцівасці, характэрныя для плазмы, маюць таксама сукупнасці носьбітаў зараду ў паўправадніках і металах; іх асаблівасць — магчымасць існавання пры нізкіх (для газавай плазмы) тэмпературах — пакаёвай і ніжэй.

## Асноўныя характарыстыкі плазмы

Усе велічыні дадзены ў Гаўсавых СГС адзінках за выключэннем тэмпературы, якая дадзена ў эВ і масы іонаў, якая дадзена ў адзінках масы пратона WIKINIUM\_MATH\_PH\_0 ; *Z* — зарадны лік; *k* — пастаянная Больцмана; *λ* — даўжыня хвалі; γ — адыябатычны індэкс; ln Λ — Кулонаўскі лагарыфм.

### Частоты

* **Лармарава частата электрона**, вуглавая частата кругавога руху электрона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_2
* **Лармарава частата іона**, вуглавая частата кругавога руху іона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_4
* **плазменная частата** (частата плазменных ваганняў), частата з якой электроны вагаюцца каля становішча раўнавагі, быўшы зрушанымі адносна іонаў:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_6
* іонная плазменная частата:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_8
* частата сутыкненняў электронаў

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_10
* частата сутыкненняў іонаў

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_12
### Даўжыні

* **Дэ-Бройлева даўжыня хвалі электрона**, даўжыня хвалі электрона ў квантавай механіцы:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_14
* **мінімальная адлегласць збліжэння ў класічным выпадку** — мінімальная адлегласць, на якую могуць зблізіцца дзве зараджаныя часціцы пры лабавым сутыкненні і пачатковай скорасці, якая адпавядае тэмпературы часціц, калі не ўлічваць квантава-механічныя эфекты:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_16
* **гірамагнітны радыус электрона**, радыус кругавога руху электрона ў плоскасці, перпендыкулярнай магнітнаму полю:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_18
* **гірамагнітны радыус іона**, радыус кругавога руху іона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_20
* **памер скін-слоя плазмы** — адлегласць, на якую электрамагнітныя хвалі могуць пранікаць у плазму:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_22
* **Радыус Дэбая (даўжыня Дэбая)** — адлегласць, на якую электрычныя палі экраніруюцца за кошт пераразмеркавання электронаў:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_24
### Скорасці

* **цеплавая скорасць электрона**, формула для ацэнкі скорасці электронаў пры размеркаванні Максвела. Сярэдняя скорасць, найбольш імаверная скорасць і сярэднеквадратычная скорасць адрозніваюцца ад гэтага выраза толькі пастаяннымі множнікамі парадку адзінкі:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_26
* **цеплавая скорасць іона**, формула для ацэнкі скорасці іонаў пры размеркаванні Максвела:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_28
* **скорасць іоннага гуку**, скорасць падоўжных іонна-гукавых хваль:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_30
* **Альфвенаўская скорасць**, скорасць Альфвенаўскіх хваль:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_32
### Безразмерныя велічыні

* квадратны корань з адносіны мас электрона і пратона:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_34
* Лік часціц у сферы Дэбая:

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_36
* адносіна Альфвенаўскай скорасці да скорасці святла

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_38
* адносіна плазменнай і лармараўскай частот для электрона

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_40
* адносіна плазменнай і лармараўскай частот для іона

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_42
* адносіна цеплавой і магнітнай энергій

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_44
* адносіна магнітнай энергіі да энергіі спакою іонаў

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_46
### Іншае

* Бомаўскі каэфіцыент дыфузіі

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_48
* Папярочнае супраціўленне Спітцэра

 WIKINIUM\_MATH\_PH\_50
## Гл. таксама

* Фізіка плазмы

## Зноскі

## Літаратура

* Плазма // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 12: Палікрат — Праметэй / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2001. — Т. 12. — С. 400—401. — 576 с. — 10 000 экз. — ISBN 985-11-0035-8. — ISBN 985-11-0198-2 (т. 12).
* *Арцимович Л. А.* Элементарная физика плазмы. 3 изд. — М., 1969.
* *Трубников Б. А.* Введение в теорию плазмы. Ч. 1—3. — М., 1969—78.
* Основы физики плазмы. Т. 1—2. — М., 1983—84.
* *Чен Ф. Ф.* Введение в физику плазмы: Пер. с англ. — М., 1987.