德拜长度

德拜长度( Debye length ),也叫德拜半径,是描述等离子体中电荷的作用尺度的典型长度，是等离子体的重要参量，常用λD表示。德拜长度首先是由荷兰物理学家彼得·德拜提出的，反映了等离子体中一个重要的特性——电荷屏蔽效应。当所讨论的尺度大于德拜长度时，可以将等离子体看作是整体电中性的，反之，则是带有电荷的。德拜长度的概念对等离子体物理，电解质，胶体有重要意义。

德拜长度定义为：

当等离子体中只存在电子和离子时，设电子、离子的平均数密度为，在r=0处放一个电荷量为q的检验电荷，所产生的势为。由于电子在这个势场中的分布遵循玻尔兹曼分布，空间的电荷密度，由于，则有泊松方程：

方程的解为

因此德拜长度可以视为库仑势衰减的特征长度。

典型值
在空间等离子体中，电子密度相对较低，德拜长度可以达到宏观的量级，如磁层，太阳风，星际介质，星系际介质(见下表):

 等离子体 密度ne(m-3) 电子温度 T(K)  磁场B(T) Debye 长度λD(m) 气体放电 1016  104  -- 10−4 托卡马克 1020  108  10 10−4 电离层 1012  103  10−5 10−3 磁层 107  107  10−8 102 日核 1032  107  -- 10−11 太阳风 106  105  10−9 10 星际介质 105  104  10−10 10 星系际介质 1  106  --  105
来源: Chapter 19: The Particle Kinetics of Plasma
https://web.archive.org/web/20080628040300/http://www.pma.caltech.edu/Courses/ph136/yr2002/

Category:等离子体物理学
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