Плазмын физик. Плазмын физик үндэс

Плазм нь бодит бус, ойлгомжгүй, гайхалтай зүйлтэй холбоотой байсан цаг үеэс өнгөрөх тусам гардаг. Өнөө үед энэ ойлголтыг идэвхтэй ашигладаг. Плазм нь үйлдвэрлэлд ашиглагддаг. Өргөн хэрэглээний гэрэлтүүлгийн тоног төхөөрөмжийн хамгийн том хэрэглээ. Жишээлбэл, гудамжийг гэрэлтүүлж байдаг хий ялгаруулдаг чийдэн. Гэхдээ флюресцент лампууд дээр байгаа. Энэ нь бас цахилгаан гагнуур юм. Эцсийн эцэст, гагнуурын нум нь плазматроноор үүссэн плазм юм. Бусад олон жишээ бий.

Плазмын физик нь шинжлэх ухааны чухал салбар юм. Тиймээс үүнтэй холбоотой үндсэн ухагдахуунуудыг ойлгох шаардлагатай. Манай нийтлэлд үүнийг зориулж байна.

Плазмын тодорхойлолт ба төрлүүд

Плазм гэж юу вэ? Физикийн тодорхойлолт нь маш тодорхой юм. Плазм нь материалын дотор илүү их, бага хэмжээгээр шилжих чадвартай цэнэгтэй тоосонцор (тээвэрлэгч) тооны хувьд чухал ач холбогдолтой (бөөмийн нийт тоотой тэнцүү) асуудал юм. Физикт плазмын дараах үндсэн төрлүүдийг нэгтгэж болно. Хэрэв агаарын тээвэрлэгч нь нэг төрлийн тоосонцроос хамааралтай (эсрэг эсэргүүцлийн тоосонцор нь системийг саармагжуулах нь хөдөлгөөн хийх эрхгүй), энэ нь нэг бүрэлдэхүүн хэсэг гэж нэрлэгддэг. Эсрэг тохиолдолд хоёр эсвэл олон бүрэлдэхүүнтэй.

Сийвэнгийн шинж чанарууд

Тиймээс бид сийвэнгийн ойлголтыг товч тайлбарласан. Физик бол тодорхой шинжлэх ухаан бөгөөд та тодорхой тодорхойлолт хийлгүйгээр хийж чадахгүй. Өнөөгийн материалын үндсэн шинж чанарыг тодорхойлъё.

Физикт сийвэнгийн шинж чанарууд дараах байдалтай байна. Юуны өмнө, энэ нөхцөлд аль хэдийн бага цахилгаан соронзон хүчинд үйл ажиллагаа явуулснаар тээгч хөдөлгөөн нь энэ замаар урсаж байгаа бөгөөд эдгээр хүчнүүд эх үүсвэрийнхээ үзлэгээр алга болох хүртэл явагдана. Тиймээс сийвэн бүлэглэлийн үед сийвэн нь эцэстээ төрийг төрүүлдэг. Өөрөөр хэлбэл, түүний эзлэхүүн нь зарим микроскопын агууламж ихтэй байдаг. Плазмын хоёр дахь шинж чанар нь Coulomb болон Ampere хүчний урт хугацааны шинжтэй холбоотой юм. Энэ байдал дахь дүр төрх нь олон тооны цэнэгтэй тоосонцорыг хамарсан хамтын шинж чанартай байдаг. Эдгээр нь физикт сийвэнгийн үндсэн шинж чанарууд юм. Тэдгээрийг санах нь ашигтай байх болно.

Эдгээр шинж чанарууд нь плазмын физик нь ер бусын баялаг бөгөөд олон янз байдаг. Түүний хамгийн тод илрэл бол янз бүрийн тогтворгүй байдал үүсдэг. Эдгээр нь сийвэнгийн практик хэрэглээг хязгаарлахад саад болж байна. Физик бол байнга өөрчлөгдөж байдаг шинжлэх ухаан юм. Тиймээс бид эдгээр саад тотгор арилах болно гэж найдаж болно.

Шингэний плазм

Барилга байгууламжийн тодорхой жишээн дээр эргэлдэж, бид конденсат материалын сийвэн дэд системийг авч үздэг. Шингэн доторхи шингэний металлыг хамгийн эхнийх нь гэж нэрлэнэ. Тухайлбал, сийвэн дэд систем нь нэг элементийн тээвэрлэгч электрон сийвэнтэй хамааралтай жишээ юм. Тодруулбал, бид сонирхож буй ангилалд шингэний электролитийг оруулах ёстой бөгөөд үүнд аль алиных нь шинж тэмдгүүд байдаг. Гэсэн хэдий ч янз бүрийн шалтгааны улмаас электролитууд энэ ангилалд хамаарахгүй гэж үздэг. Тэдгээрийн нэг нь электролит гэх мэт электрон, тухайлбал хөдөлгөөнт тээгчгүй гэрэл юм. Иймд сийвэнгийн дээрх шинж чанарууд тун бага байна.

Кристалууд дахь плазмууд

Кристал дахь плазм нь хатуу улсын сийвэнгийн тусгай нэртэй байдаг. Ионикийн талстууд нь хэдийгээр төлбөртэй ч гэсэн хөдөлгөөнгүй байдаг. Тиймээс энд тэнд сийвэн байдаггүй. Гэхдээ металлын хувьд эдгээр нь нэг бүрдэл бүхий плазмыг бүрдүүлдэг дамжуулалтын электронууд юм. Уг төлбөр нь хөдөлгөөнгүй ионуудын цэнэгээр төлбөрийг хариуцдаг (илүү зөв ярьж, хол зайд шилжих боломжгүй).

Хагас дамжуулагч дахь плазм

Плазмын физикийн үндсийг харгалзан үзэхэд хагас дамжуулагчид нөхцөл байдал илүү олон янз байдаг. Үүнийг товч тайлбарлах. Эдгээр хольцуудад нэг бүрэлдхүүн хэсэг нь зохих хольцыг нэвтрүүлсэн тохиолдолд үүсч болно. Хэрвээ хольцууд нь электрон (хандивлагч) -уудыг амархан хаядаг бол n-хэлбэрийн электронуудын тээвэрлэгч гарч ирдэг. Хэрвээ хольц нь нөгөө талаасаа электрон электроны сонголтыг хүлээн авдаг бол p-type тээвэрлэгч цооног (эфирийн цэнэгийн хоосон орон зай) нь эерэг цэнэгтэй хэсгүүд шиг харагдана. Электрон болон цооногоор үүсгэсэн хоёр бүрдэл хэсэг нь хагас дамжуулагчид илүү энгийн аргаар илэрдэг. Жишээлбэл, гэрлийн насосны үйл ажиллагааны хүрээнд конденсаторын холбооноос спектрээс туухайг илгээдэг. Бид тодорхой нөхцөлд электронууд болон цоорхойнууд хоорондоо татагдаж болох бөгөөд энэ нь устөрөгчийн атомтай төстэй үүрэг бүхий мужийг үүсгэж чадна. Хэрэв шахуурга хүчтэй, урвалын нягтрал их байвал тэдгээрийг нэгтгэж, электрон нүхний шингэн дуслыг үүсгэдэг. Заримдаа энэ төрлийг шинэ материалын асуудал гэж үздэг.

Хийн ионжуулалт

Эдгээр жишээнүүд нь сийвэнгийн тусгай тохиолдлуудтай холбоотой бөгөөд цэвэр хэлбэрийн плазмыг иончлогдсон хий гэж нэрлэдэг. Олон тооны хүчин зүйлүүд нь ионжуулалтад хүргэдэг: цахилгаан орон (хийн хаягдал, аадар бороо), гэрэл урсгалын (фотонионализаци), хурдан тоосонцор (цацраг идэвхт эх үүсвэрийн цацраг, цацраг туяанаас үүсэх цацраг туяа, өндрөөрөө ионжуулалт ихэссэнээр илрүүлсэн). Гэсэн хэдий ч гол хүчин зүйл нь хийн халаалт (дулааны ионжуулалт) юм. Энэ тохиолдолд атомаас электроныг салгахад, өндөр температуртай учраас хангалттай кинетик энергитэй хий нь өөр нэг бөөмөрхөгтэй мөргөлддөг.

Өндөр температур, бага температурт плазм

Бага температурын плазмын физик нь бараг өдөр бүр харилцдаг зүйл юм. Жишээ нь, ийм төрлийн жишээ нь хий, аянга, аадар бороо, төрөл бүрийн хүйтэн сансрын плазм (ионосфер ба гарагын магнай хүрээ, одны төрөл), техникийн янз бүрийн тоног төхөөрөмж (MHD генератор, плазмын хөдөлгүүр, шатаагч гэх мэт) дээр ажиллаж байгаа бодис юм. . Температурын плазмын жишээнүүд нь бага багаар, хөгшрөлтөөс бусад тохиолдолд эрчим хүчний хэмнэлттэй модемийг (tokamaks, лазер төхөөрөмж, цацрагийн төхөөрөмж гэх мэт) суурилуулахад ашиглах бодис юм.

Дөрөв дэх асуудал

Зуун хагас жилийн өмнө олон физикчид, химичууд материал нь зөвхөн молекулууд ба атомуудаас бүрддэг гэж үздэг. Тэдгээр нь нэгдмэл байдлаар эсвэл эрэмбэлэгдсэн захиалгатай хослуулсан байдаг. Энэ нь гурван үе шаттай - хий, шингэн, хатуу гэсэн гурван үе байдаг. Бодис нь гадаад нөхцөл байдлын нөлөөнд автдаг.

Гэсэн хэдий ч өнөө үед материйн дөрвөн муж гэж байдаг. Энэ нь шинэ, дөрөвдэх гэж үзэж болох плазм юм. Конденсат (хатуу ба шингэн) төлөвийн ялгаа нь хий, гэхдээ мэдрэх чадварыг бууруулдаг төдийгүй тогтмол дотоод эзэлхүүн юм. Нөгөө талаас, плазм нь богино хугацааны дараалал байгаа нөхцөлд конденсацийн төлөвтэй холбоотой байдаг. Энэ нь плазмын цэнэгийн ойролцоо байрлах жижиг хэсгүүдийн байрлал, найрлагатай хамааралтай байдаг. Энэ тохиолдолд ийм корреляци нь харилцан үйлчлэлцдэггүй, гэхдээ Coulomb хүчээр үүсдэг: энэ төлбөр нь түүнтэй ижил нэртэй хэргийг ялгаж, эсрэг талдаа татагддаг.

Плазмын физикийг товч авч үзсэн. Энэ сэдэв нь өргөн цар хүрээтэй учраас бид түүний суурийг нээсэн гэж хэлж болно. Плазмын физик нь цаашид анхаарал хандуулах хэрэгтэй.