本書以較小的篇幅介紹了等離子體物理的基本內(nèi)容。全書的鋪陳借用了磁約束聚變等離子物理的常規(guī)敘事方式，即在等離子體概念引人之后，開始介紹單粒子與磁流體兩種等離子體公方法及基本性質(zhì)，然后分別闡述等離子體波動(dòng)與等離子體不穩(wěn)定性這兩類最典型的等離子體集運(yùn)動(dòng)，最后是有選擇地介紹庫侖碰撞、雙極擴(kuò)散、鞘層、朗道阻尼等幾個(gè)最具特色的等離子體物基礎(chǔ)概念。
完成《等離子體物理導(dǎo)論》這本講義，是我多年的夙愿。在近代物理系1999級(jí)100余名聽課及不聽課同學(xué)的催促和鼓勵(lì)下，自本學(xué)期開始時(shí)起，見縫插針，辜負(fù)良多，終于完成了這一稿。
這本書的初稿起于1995年酷暑，斯時(shí)我首次準(zhǔn)備主講此課，在框架的構(gòu)建和內(nèi)容的選取上躊躇良久，最終選擇了這6章內(nèi)容，取案臺(tái)之精華，揉入胸腹之情感，遂成。盡管用它給等離子體物理專業(yè)1992級(jí)、1993級(jí)同學(xué)及相關(guān)的研究生作了講授和演義，近幾年來也對(duì)等離子體有了新的體會(huì)，但仍然不盡如意，甚至第6章的名目仍然懸而待決。
等離子體物理是一門基礎(chǔ)物理課程。它在根本的理論體系上并沒有獨(dú)立的創(chuàng)新的特點(diǎn)，它依賴于電動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理所給出的基本物理框架，甚至在很多情況下，至少在基礎(chǔ)課程體系內(nèi)，還屬于經(jīng)典物理的范疇。然而，它所面對(duì)的對(duì)象幾乎是宇宙的全部、人類活動(dòng)的主要能區(qū)，其重要性不言而喻。等離子體物理課程涉及等離子體的基本現(xiàn)象，盡管物理框架的基石不能更改，但等離子體物理這一在物理基石上所建筑的大廈已經(jīng)形成了新的文化。等離子體物理對(duì)物理問題的許多處理方法，尤其是涉及集體相互作用及現(xiàn)象方面，對(duì)物理學(xué)甚至是其他科學(xué)都不乏借鑒之內(nèi)涵。
我經(jīng)常將等離子體人格化，她的許多表現(xiàn)酷似人類，常常不需要牽強(qiáng)地聯(lián)想，就可以用我們?nèi)粘５慕?jīng)驗(yàn)，甚至是我們內(nèi)心的感受來理解她的行為。等離子體中的兩性，相互獨(dú)立又相互扶持，平和時(shí)若即若離，逃逸時(shí)則攜手并肩。等離子體中的相互作用，長則綿綿，短則眈眈，遠(yuǎn)可及周天之外，近可抵唇齒之間。等離子體的集體行為，自由與束縛兼得，溫和與暴虐并存。等離子體的自洽稟性，可以欺之以嫵媚，不可催之以強(qiáng)蠻，若以力，人人奮憤可兵；以弱，則諾諾列隊(duì)而從。如此以陳，等離子體的每一個(gè)秉性都值得我們用詩一般的語言來渲染。電子離子，以其簡(jiǎn)潔的庫侖作用，本不堪言，然一成群體，即如此絢麗，何況人乎？
先賢誡曰：人之患在好為人師，我雖常以自警，然位在此不得不為之。此講義一出，是為邀師，誠盼無論學(xué)生、先生，不吝賜教，糾我一誤惠我十分并及來者，切切。
序
第1章 引言
1．1 等離子體的基本概念
1．1．1 等離子體的定義
1．1．2 等離子體的參數(shù)空間
1．1．3 等離子體的描述方法
1．2 等離子體重要特征和參量
1．2．1 德拜屏蔽和等離子體空間尺度
1．2．2 等離子體特征響應(yīng)時(shí)間
1．2．3 等離子體判據(jù)
1．2．4 等離子體概念的推廣
1．3 等離子體物理發(fā)展簡(jiǎn)史及研究領(lǐng)域
1．3．1 等離子體物理發(fā)展簡(jiǎn)史
1．3．2 等離子體物理主要研究領(lǐng)域
思考題
練習(xí)題
第2章 單粒子運(yùn)動(dòng)
2．1 回旋運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)
2．1．1 均勻恒定磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng)
2．1．2 均勻電場(chǎng)的影響，E×B漂移
2．1．3 重力漂移
2．2 非均勻磁場(chǎng)的影響和導(dǎo)向中心近似
2．2．1 梯度漂移
2．2．2 曲率漂移
2．3 非均勻電場(chǎng)
2．4 漸□電場(chǎng)的影響
2．5 高頻電磁場(chǎng)的作用與有質(zhì)動(dòng)力
2．6 絕熱不□量
2．6．1 磁矩不□量
2．6．2 縱向不□量
2．6．3 磁通不□量
思考題
練習(xí)題
第3章 磁流體
3．1 磁流體運(yùn)動(dòng)方程組
3．1．1 普通流體動(dòng)力學(xué)方程組
3．1．2 洛倫茲力與麥克斯韋方程組
3．1．3 磁流體封閉方程組
3．2 磁流體平衡
3．2．1 磁流體力的平衡條件
3．2．2 磁壓強(qiáng)和磁張力
3．2．3 等離子體比壓
3．3 等離子體中的磁場(chǎng)凍結(jié)和擴(kuò)散
3．3．1 磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方程與磁雷諾數(shù)
3．3．2 磁場(chǎng)擴(kuò)散
3．3．3 磁場(chǎng)凍結(jié)
3．4 雙流體方程與廣義歐姆定律
3．4．1 雙流體方程
3．4．2 廣義歐姆定律
思考題
練習(xí)題
第4章 等離子體中的波動(dòng)現(xiàn)象
4．1 線性波色散關(guān)系獲取方法
4．1．1 方程的線性化
4．1．2 求本征波動(dòng)模式
4．1．3 求本征模式的特性
4．2 拿等離子體中的線性波
4．2．1 電介質(zhì)中波色散關(guān)系之一般形式
4．2．2 冷等離子體的介電常數(shù)
4．2．3 冷等離子體波
4．3 低頻近似和阿爾芬波
4．3．1 阿爾芬波色散關(guān)系
4．3．2 阿爾芬波的擾動(dòng)圖像
4．3．3 剪切阿爾芬波
4．3．4 縮阿爾芬波
4．4 平行于磁場(chǎng)的磁流體線性波
4．4．1 平行于磁場(chǎng)傳播的波之色散關(guān)系
4．4．2 朗繆爾振蕩
4．4．3 右旋偏振波
4．4．4 左旋偏振波
4．4．5 法拉第旋轉(zhuǎn)
4．5 垂直于磁場(chǎng)方向的磁流體線性波
4．5．1 垂直于磁場(chǎng)傳播的波之色散關(guān)系
4．5．2 尋常波
4．5．3 異常波
4．6 冷等離子體波的熱效應(yīng)修正
4．6．1 考慮熱效應(yīng)時(shí)波的色散關(guān)系
4．6．2 無磁場(chǎng)等離子體近似
4．6．3 磁聲波
4．6．4 雜混共振頻率處的靜電波
4．6．5 靜電離子回旋波
4．7 漂移波
4．7．1 密度梯度存在時(shí)流體線性化方程
4．7．2 靜電漂移波
思考題
練習(xí)題
第5章 等離子體不穩(wěn)定性
5．1 等離子體不穩(wěn)定性概述
5．2 瑞利-泰勒不穩(wěn)定性
5．2．1 不穩(wěn)定性機(jī)制與圖像
5．2．2 簡(jiǎn)正模分析
5．2．3 交換不穩(wěn)定性
5．3 螺旋不穩(wěn)定性
5．3．1 不穩(wěn)定性機(jī)制與圖像
5．3．2 色散關(guān)系
5．3．3 模式分析
5．4 束不穩(wěn)定性
5．4．1 色散關(guān)系
5．4．2 電子束-等離子體不穩(wěn)定性
5．4．3 二電子川流不穩(wěn)定性
思考題
練習(xí)題
第6章 幾個(gè)重要的等離子體概念
6．1 庫侖碰撞與特征碰撞頻率
6．1．1 兩體的庫侖碰撞
6．1．2 庫侖碰撞頻率
6．2 等離子體中的擴(kuò)散與雙極擴(kuò)散
6．2．1 無磁場(chǎng)時(shí)擴(kuò)散參量
6．2．2 雙極擴(kuò)散
6．2．3 有磁場(chǎng)時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)
6．2．4 有磁場(chǎng)時(shí)的雙極擴(kuò)散
6．3 等離子體鞘層
6．3．1 鞘層的概念及必然性
6．3．2 穩(wěn)定鞘層判據(jù)
6．3．3 查爾德-朗繆爾定律
6．4 朗道阻尼
6．4．1 弗拉索夫方程
6．4．2 朗繆爾波和朗道阻尼
6．4．3 朗道阻尼的物理解釋
6．4．4 離子朗道阻尼與離子聲不穩(wěn)定性
6．4．5 非線性朗道阻尼
思考題
練習(xí)題
跋
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