Joniska ljudvågor

Jon-akustiska vågor (även bara jonljud ) är longitudinella kvasielektrostatiska vågor i plasma som är associerade med jonernas oscillation . De kan exciteras i en homogen isotrop plasma , där elektronernas temperatur är mycket högre än jonernas temperatur.

Förekomsten av jon-akustiska vågor är möjlig endast om tillståndet

v_{Ti}\ll {\frac {\omega }{k))\ll v_{Te},

där , är de termiska hastigheterna för joner respektive elektroner, och , är vågens frekvens och vågnummer . Således måste fashastigheten för en jonakustisk våg vara betydligt högre än jonernas termiska hastighet, men betydligt lägre än elektronernas termiska hastighet. ${\displaystyle v_{Ti))$ $v_{{Te}}$ $\omega$ $k$ $v_{{ph}}=\omega /k$

I detta fall har dispersionsrelationen för jonakustiska vågor formen

\omega (k)={\frac {kv_{s}}{\sqrt {1+(kr_{De})^{2}}}},

var

v_{s}={\sqrt {\frac {T_{e}}{m_{i}}}}

är joniskt ljuds hastighet (här är elektronernas temperatur, är jonernas massa );

T_{e}

mi

r_{De}={\sqrt {\frac {T_{e}}{4\pi e^{2}N_{e0}}}}

är Debye-radien för elektroner (här är den elementära laddningen , är den opåverkade elektronkoncentrationen ).

e

{\displaystyle N_{e0))

I fallet med stora våglängder , för vilka , dispersionsrelationen tar formen av ett linjärt beroende som är karakteristiskt för ljudvågor . I fallet med korta våglängder, för vilka det omvända förhållandet är sant , tenderar fashastigheten för jon-akustiska vågor till noll, och deras frekvens tenderar till plasmajonfrekvensen $kr_{{De}}\ll 1$ ${\displaystyle \omega (k)=kv_{s))$ $kr_{{De}}\gg 1$

\omega _{pi}={\sqrt {\frac {4\pi e^{2}N_{e0}}{m_{i}}}}.

Således urartar vågor till plasmaoscillationer.

Om temperaturerna för elektroner och joner skiljer sig något, är fashastigheten för jonakustiska vågor nära jonernas termiska hastighet, vilket leder till stark kollisionsfri dämpning av vågorna och överföring av deras energi till plasmapartiklar.

Med en ökning av amplituden för jonakustiska vågor börjar icke- linjära effekter uppträda , vilket leder till en brantare av vågfronten. Dispersion förhindrar dock brantning och kan i slutändan leda till förekomsten av en speciell klass av icke-linjära jonakustiska vågor - de så kallade jonakustiska solitonerna , som är stabila ensamma störningar av jondensitet som fortplantar sig i rymden.

Litteratur

4.1.3. Jon-ljudsvängningar // Plasmaelektrodynamik / AI Akhiezer . - 2:a uppl., reviderad .. - M . : Nauka, 1974. - S. 152-154. — 720 s. - 5000 exemplar.

Ordböcker och uppslagsverk	Stor ryss Britannica (online)