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 вынiкае з тэрмічнай іянізацыі, з'яўляецца раўнаважкай або, іншымі словамі, ізатэрмічны плазмай. Ступень яе іянізацыі вельмі вялікая, дзякуючы чаму яна з'яўляецца вельмі добрым правадыром - праводнасць высокатэмпературнай плазмы супастаўная з праводнасцю металаў.

Высокатэмпературная плазма, якая вынiкае з тэрмічнай іянізацыі, з'яўляецца раўнаважкай або, іншымі словамі, ізатэрмічны плазмай. Ступень яе іянізацыі вельмі вялікая, дзякуючы чаму яна з'яўляецца вельмі добрым правадыром - 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 выпраменьвання, абумоўленае тармажэннем электронаў у поле іёнаў рекомбинационное выпраменьванне, абавязаная працэсу адукацыі нейтральных атамаў з іёнаў і электронаў, а таксама выпраменьванне узбуджаных іёнаў і атамаў. Акрамя таго, згаданае вышэй ларморовское 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 трубцыbeen 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.)  
> 
> *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 {\displaystyle \mu =m\_{i}/m\_{p}}; *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:

{\displaystyle \omega \_{ce}=eB/m\_{e}c=1.76\times 10^{7}Bs^{-1}}
* **Лармарава частата іона**, вуглавая частата кругавога руху іона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:

{\displaystyle \omega \_{ci}=eB/m\_{i}c=9.58\times 10^{3}Z\mu ^{-1}B{\mbox{s}}^{-1}}
* **плазменная частата** (частата плазменных ваганняў), частата з якой электроны вагаюцца каля становішча раўнавагі, быўшы зрушанымі адносна іонаў:

{\displaystyle \omega \_{pe}=(4\pi n\_{e}e^{2}/m\_{e})^{1/2}=5.64\times 10^{4}n\_{e}^{1/2}{\mbox{s}}^{-1}}
* іонная плазменная частата:

{\displaystyle \omega \_{pi}=(4\pi n\_{i}Z^{2}e^{2}/m\_{i})^{1/2}=1.32\times 10^{3}Z\mu ^{-1/2}n\_{i}^{1/2}{\mbox{s}}^{-1}}
* частата сутыкненняў электронаў

{\displaystyle \nu \_{e}=2.91\times 10^{-6}n\_{e}\,\ln \Lambda \,T\_{e}^{-3/2}{\mbox{s}}^{-1}}
* частата сутыкненняў іонаў

{\displaystyle \nu \_{i}=4.80\times 10^{-8}Z^{4}\mu ^{-1/2}n\_{i}\,\ln \Lambda \,T\_{i}^{-3/2}{\mbox{s}}^{-1}}
### Даўжыні

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

{\displaystyle \lambda \!\!\!\!-=\hbar /(m\_{e}kT\_{e})^{1/2}=2.76\times 10^{-8}\,T\_{e}^{-1/2}\,{\mbox{cm}}}
* **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:

{\displaystyle e^{2}/kT=1.44\times 10^{-7}\,T^{-1}\,{\mbox{cm}}}
* **гірамагнітны радыус электрона**, радыус кругавога руху электрона ў плоскасці, перпендыкулярнай магнітнаму полю:

{\displaystyle r\_{e}=v\_{Te}/\omega \_{ce}=2.38\,T\_{e}^{1/2}B^{-1}\,{\mbox{cm}}}
* **гірамагнітны радыус іона**, радыус кругавога руху іона ў плоскасці перпендыкулярнай магнітнаму полю:

{\displaystyle r\_{i}=v\_{Ti}/\omega \_{ci}=1.02\times 10^{2}\,\mu ^{1/2}Z^{-1}T\_{i}^{1/2}B^{-1}\,{\mbox{cm}}}
* **памер скін-слоя плазмы** — адлегласць, на якую электрамагнітныя хвалі могуць пранікаць у плазму:

{\displaystyle c/\omega \_{pe}=5.31\times 10^{5}\,n\_{e}^{-1/2}\,{\mbox{cm}}}
* **Радыус Дэбая (даўжыня Дэбая)** — адлегласць, на якую электрычныя палі экраніруюцца за кошт пераразмеркавання электронаў:

{\displaystyle \lambda \_{D}=(kT/4\pi ne^{2})^{1/2}=7.43\times 10^{2}\,T^{1/2}n^{-1/2}\,{\mbox{cm}}}
### 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:

{\displaystyle v\_{Te}=(kT\_{e}/m\_{e})^{1/2}=4.19\times 10^{7}\,T\_{e}^{1/2}\,{\mbox{cm/s}}}
* **цеплавая скорасць іона**, формула для ацэнкі скорасці іонаў пры размеркаванні Максвела:

{\displaystyle v\_{Ti}=(kT\_{i}/m\_{i})^{1/2}=9.79\times 10^{5}\,\mu ^{-1/2}T\_{i}^{1/2}\,{\mbox{cm/s}}}
* **скорасць іоннага гуку**, скорасць падоўжных іонна-гукавых хваль:

{\displaystyle c\_{s}=(\gamma ZkT\_{e}/m\_{i})^{1/2}=9.79\times 10^{5}\,(\gamma ZT\_{e}/\mu )^{1/2}\,{\mbox{cm/s}}}
* **Альфвенаўская скорасць**, скорасць Альфвенаўскіх хваль:

{\displaystyle v\_{A}=B/(4\pi n\_{i}m\_{i})^{1/2}=2.18\times 10^{11}\,\mu ^{-1/2}n\_{i}^{-1/2}B\,{\mbox{cm/s}}}
### Безразмерныя велічыні

* квадратны корань з адносіны мас электрона і пратона:

{\displaystyle (m\_{e}/m\_{p})^{1/2}=2.33\times 10^{-2}=1/42.9}
* Лік часціц у сферы Дэбая:

{\displaystyle (4\pi /3)n\lambda \_{D}^{3}=1.72\times 10^{9}\,T^{3/2}n^{-1/2}}
* адносіна Альфвенаўскай скорасці да скорасці святла

{\displaystyle v\_{A}/c=7.28\,\mu ^{-1/2}n\_{i}^{-1/2}B}
* адносіна плазменнай і лармараўскай частот для электрона

{\displaystyle \omega \_{pe}/\omega \_{ce}=3.21\times 10^{-3}\,n\_{e}^{1/2}B^{-1}}
* адносіна плазменнай і лармараўскай частот для іона

{\displaystyle \omega \_{pi}/\omega \_{ci}=0.137\,\mu ^{1/2}n\_{i}^{1/2}B^{-1}}
* адносіна цеплавой і магнітнай энергій

{\displaystyle \beta =8\pi nkT/B^{2}=4.03\times 10^{-11}\,nTB^{-2}}
* адносіна магнітнай энергіі да энергіі спакою іонаў

{\displaystyle B^{2}/8\pi n\_{i}m\_{i}c^{2}=26.5\,\mu ^{-1}n\_{i}^{-1}B^{2}}
### Іншае

* Бомаўскі каэфіцыент дыфузіі

{\displaystyle D\_{B}=(ckT/16eB)=5.4\times 10^{2}\,TB^{-1}\,{\mbox{cm}}^{2}/{\mbox{s}}}
* Папярочнае супраціўленне Спітцэра

{\displaystyle \eta \_{\perp }=1.15\times 10^{-14}\,Z\,\ln \Lambda \,T^{-3/2}\,{\mbox{s}}=1.03\times 10^{-2}\,Z\,\ln \Lambda \,T^{-3/2}\,\Omega \,{\mbox{cm}}}
Гл. таксама
-----------

* Фізіка плазмы

Зноскі
------

1. ↑  Высокатэмпературная плазма
2. ↑  Крукс прачытаў лекцыю ў Брытанскай навуковай асацыяцыі, у Шэффілдзе, у пятніцу, 22 жніўня 1879  Архівавана 9 ліпеня 2006.
3. 1 2  Langmuir, I. (1928). "Oscillations in Ionized Gases". *Proceedings of the National Academy of Sciences* **14** (8): 627. doi:10.1073/pnas.14.8.627.
4. ↑  Brown, Sanborn C. (1978). "Chapter 1: A Short History of Gaseous Electronics". in HIRSH, Merle N. e OSKAM, H. J.. *Gaseous Electronics*. **1**. Academic Press. ISBN 978-0-12-349701-7.

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. — 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.

| ⛭Тэрмадынамічныя станы рэчыва |
| --- |
| Цвёрдае цела | 
* Аморфнае
* Крышталічнае
* Аэрагель
	+ тэмпература плаўлення
	+ сублімацыя

 |
| Вадкасць | 
* Электраліт
* Перагрэтая вадкасць
* Пераахалоджаная вадкасць
* Расплавы
	+ крытычны пункт
	+ тэмпература кіпення

 |
| Газ | Пара |
| Плазма | 
* Электрамагнітная
* Кварк-глюонная
* Глазма

 |
| 

| Гл. таксама |
| --- |
| 
* Звышкрытычная вадкасць
* Выраджанае рэчыва
* Статыстыка Фермі — Дзірака
* Кандэнсат Базэ — Эйнштэйна
* Дзіўная матэрыя
* Ураўненне стану
* Крывая астуджэння
* Квантавая вадкасць
* Тэрмадынамічная фаза
* Фазавы пераход
* Тэорыя катастроф
* Цвёрды гелій
* λ-пункт
* Дысперсныя сістэмы
	+ раствор
	+ калоід
	+ грубадысперсная сістэма
	+ свабоднадысперсная калоідная сістэма
		- дым
		- золі
* Тэрмадынамічныя фазы квантавай вадкасці
	+ звышцякучасць
	+ звышцякучае цвёрдае цела
* Звычайныя і стандартныя ўмовы

 |

 |

|  |  |
| --- | --- |
| ⚙️   Тэматычныя сайты | Giant Bomb |
| Слоўнікі і энцыклапедыі | Вялікая кітайская · Вялікая расійская (старая версія) · Кругасвет · Britannica (онлайн) · Treccani · Universalis |
| 

| Нарматыўны кантроль |
| --- |
| BNF: 119376971 · GND: 4046249-3 · LCCN: sh85103050 · Microsoft: 82706917 · NDL: 00569207 · NKC: ph215328 |

 |