等离子体
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等离子体（Plasma）是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”。等离子体具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“等离子体（plasma）”一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态[1]。嚴格來說，電漿是具有高位能動能的氣體團，電漿的總帶電量仍是中性，藉由電場或磁場的高動能將外層的電子擊出，結果電子已不再被束縛於原子核，而成為高位能高動能的的自由電子。
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[编辑] 電漿的原理
等离子体通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态。如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。等离子体与气体的性质差异很大，等离子体中起主导作用的是长程的库仑力，而且电子的质量很小，可以自由运动，因此等离子体中存在显著的集体过程，如振荡与波动行为。等离子体中存在与电磁辐射无关的声波，称为阿尔文波。
[编辑] 常见的等离子体
等离子体是存在最广泛的一种物态，目前观测到的宇宙物质中，99%都是等离子体，雖然分佈的範圍很稀薄。
| 常见等离子体形态包括 | ||
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[编辑] 等离子体的性质
等离子态常被称为“超气态”，它和气体有很多相似之处，比如：没有确定形状和体积，具有流动性，但等离子也有很多独特的性质。
[编辑] 电离
等离子体和普通气体的最大区别是它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子，有很高的电导率，和电磁场的耦合作用也极强：带电粒子可以同电场耦合，带电粒子流可以和磁场耦合。描述等离子体要用到电动力学，并因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。
[编辑] 组成粒子
和一般气体不同的是，等离子体包含两到三种不同组成粒子：自由电子，带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度：电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体，离子温度一般远低于电子温度，称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体，离子温度和电子温度都很高，称为“高温等离子体”。
相比于一般气体，等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。
[编辑] 速率分布
一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布，但等离子体由于与电场的耦合，可能偏离麦克斯韦分布。
[编辑] 等离子体在现实生活中的应用
[编辑] 参见
[编辑] 参考文献
- ^ Langmuir, I., 1928, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 14, 627. NASA ADS DOI:10.1073/pnas.14.8.627
| 物質狀態 |
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| 固態 · 非晶形固體 · 液態 · 氣態 · 等离子态 · 超臨界流體 · 超流体 · 超固體 · 簡併態物質 · 夸克-膠子漿 · 费米子凝聚态 · 玻色-愛因斯坦凝聚態 · 奇異物質 |