Ang mga panahong iniugnay natin ang plasma sa isang bagay na hindi makatotohanan, hindi maintindihan, hindi kapani-paniwala, ay matagal nang nawala. Ngayon, ang konseptong ito ay aktibong ginagamit. Ginagamit ang plasma sa industriya. Ito ay pinaka-malawak na ginagamit sa lighting engineering. Ang isang halimbawa ay ang mga gas discharge lamp na nag-iilaw sa mga lansangan. Ngunit naroroon din ito sa mga fluorescent lamp. Ito rin ay nasa electric welding. Pagkatapos ng lahat, ang welding arc ay isang plasma na nabuo ng isang plasma torch. Marami pang ibang halimbawa ang maaaring ibigay.
Ang Plasma physics ay isang mahalagang sangay ng agham. Samakatuwid, ito ay nagkakahalaga ng pag-unawa sa mga pangunahing konsepto na nauugnay dito. Ito ang nakatuon sa aming artikulo.
Kahulugan at mga uri ng plasma
Ano ang plasma? Ang kahulugan sa pisika ay medyo malinaw. Ang estado ng plasma ay isang estado ng bagay kapag ang huli ay may makabuluhang (katumbas ng kabuuang bilang ng mga particle) na bilang ng mga naka-charge na particle (carrier) na maaaring malayang gumalaw sa loob ng substance. Ang mga sumusunod na pangunahing uri ng plasma sa pisika ay maaaring makilala. Kung ang mga carrier ay nabibilang sa mga particle ng parehong uri (atmga particle ng kabaligtaran na singil, neutralisahin ang sistema, walang kalayaan sa paggalaw), ito ay tinatawag na isang bahagi. Kung hindi, ito ay - dalawa o maraming bahagi.
Mga tampok ng plasma
Kaya, maikling inilarawan namin ang konsepto ng plasma. Ang pisika ay isang eksaktong agham, kaya ang mga kahulugan ay kailangang-kailangan dito. Sabihin natin ngayon ang tungkol sa mga pangunahing tampok ng estado ng bagay na ito.
Plasma properties sa physics ay ang mga sumusunod. Una sa lahat, sa estadong ito, sa ilalim ng pagkilos ng mga maliliit na electromagnetic na pwersa, ang paggalaw ng mga carrier ay lumitaw - isang kasalukuyang dumadaloy sa ganitong paraan hanggang sa mawala ang mga puwersang ito dahil sa pag-screen ng kanilang mga mapagkukunan. Samakatuwid, ang plasma sa kalaunan ay pumasa sa isang estado kung saan ito ay quasi-neutral. Sa madaling salita, ang mga volume nito, na mas malaki kaysa sa ilang microscopic na halaga, ay may zero charge. Ang pangalawang tampok ng plasma ay nauugnay sa pangmatagalang katangian ng mga puwersa ng Coulomb at Ampère. Binubuo ito sa katotohanan na ang mga galaw sa estadong ito, bilang panuntunan, ay may isang kolektibong karakter, na kinasasangkutan ng isang malaking bilang ng mga sisingilin na mga particle. Ito ang mga pangunahing katangian ng plasma sa pisika. Magiging kapaki-pakinabang na tandaan ang mga ito.
Ang parehong mga tampok na ito ay humahantong sa katotohanan na ang pisika ng plasma ay hindi pangkaraniwang mayaman at magkakaibang. Ang pinaka-kapansin-pansin na pagpapakita nito ay ang kadalian ng paglitaw ng iba't ibang uri ng kawalang-tatag. Ang mga ito ay isang seryosong balakid na humahadlang sa praktikal na aplikasyon ng plasma. Ang pisika ay isang agham na patuloy na umuunlad. Samakatuwid, maaari itong umasa na sa paglipas ng panahon ang mga hadlang na itoay aalisin.
Plasma sa mga likido
Bumaling sa mga partikular na halimbawa ng mga istruktura, magsimula tayo sa pagsasaalang-alang ng mga subsystem ng plasma sa condensed matter. Sa mga likido, dapat una sa lahat ay pangalanan ng isa ang mga likidong metal - isang halimbawa kung saan tumutugma ang subsystem ng plasma - isang solong bahagi ng plasma ng mga carrier ng elektron. Sa mahigpit na pagsasalita, ang kategorya ng interes sa amin ay dapat ding isama ang mga electrolyte na likido kung saan mayroong mga carrier - mga ion ng parehong mga palatandaan. Gayunpaman, para sa iba't ibang mga kadahilanan, ang mga electrolyte ay hindi kasama sa kategoryang ito. Ang isa sa mga ito ay walang ilaw, mga mobile carrier, tulad ng mga electron, sa electrolyte. Samakatuwid, ang mga katangian ng plasma sa itaas ay ipinahayag nang mas mahina.
Plasma sa mga kristal
Ang plasma sa mga kristal ay may espesyal na pangalan - solid state plasma. Sa mga ionic na kristal, kahit na may mga singil, sila ay hindi gumagalaw. Samakatuwid, walang plasma. Sa mga metal, ito ay mga conduction electron na bumubuo ng isang bahaging plasma. Ang singil nito ay binabayaran ng singil ng mga immobile (mas tiyak, hindi makagalaw ng malalayong distansya).
Plasma sa semiconductors
Kung isasaalang-alang ang mga pangunahing kaalaman sa plasma physics, dapat tandaan na ang sitwasyon sa semiconductors ay mas magkakaibang. Ilarawan natin ito nang maikli. Ang isang bahaging plasma sa mga sangkap na ito ay maaaring lumitaw kung ang mga naaangkop na dumi ay ipinapasok sa kanila. Kung ang mga impurities ay madaling mag-donate ng mga electron (mga donor), pagkatapos ay lilitaw ang mga n-type na carrier - mga electron. Kung ang mga impurities, sa kabaligtaran, ay madaling mag-alis ng mga electron (acceptors), pagkatapos ay lumitaw ang mga carrier ng p-type- mga butas (mga walang laman na lugar sa pamamahagi ng mga electron), na kumikilos tulad ng mga particle na may positibong singil. Ang dalawang bahagi na plasma na nabuo ng mga electron at butas ay bumangon sa mga semiconductor sa mas simpleng paraan. Halimbawa, lumilitaw ito sa ilalim ng pagkilos ng light pumping, na nagtatapon ng mga electron mula sa valence band papunta sa conduction band. Napansin namin na sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang mga electron at butas na naaakit sa isa't isa ay maaaring bumuo ng isang nakatali na estado na katulad ng isang hydrogen atom - isang exciton, at kung ang pumping ay matindi at ang density ng excitons ay mataas, pagkatapos ay pinagsama sila at bumubuo ng isang patak. ng electron-hole liquid. Kung minsan, ang ganitong estado ay itinuturing na isang bagong estado ng bagay.
Gas ionization
Ang mga halimbawa sa itaas ay tumutukoy sa mga espesyal na kaso ng estado ng plasma, at ang plasma sa purong anyo nito ay tinatawag na ionized gas. Maraming mga kadahilanan ang maaaring humantong sa ionization nito: electric field (gas discharge, thunderstorm), light flux (photoionization), mabilis na mga particle (radiation mula sa radioactive sources, cosmic ray, na natuklasan sa pamamagitan ng pagtaas ng antas ng ionization na may taas). Gayunpaman, ang pangunahing kadahilanan ay ang pag-init ng gas (thermal ionization). Sa kasong ito, ang paghihiwalay ng isang electron mula sa isang atom ay humahantong sa isang banggaan sa huli ng isa pang gas particle, na may sapat na kinetic energy dahil sa mataas na temperatura.
Mataas at mababang temperaturang plasma
Physics ng low-temperature na plasma ang halos araw-araw nating nakakasalamuha. Ang mga halimbawa ng ganitong estado ay apoy,substance sa isang gas discharge at kidlat, iba't ibang uri ng cold space plasma (iono- at magnetospheres ng mga planeta at bituin), gumaganang substance sa iba't ibang teknikal na device (MHD generators, plasma engine, burner, atbp.). Ang mga halimbawa ng high-temperature na plasma ay ang bagay ng mga bituin sa lahat ng yugto ng kanilang ebolusyon, maliban sa maagang pagkabata at katandaan, ang gumaganang substance sa mga kinokontrol na thermonuclear fusion na pasilidad (tokamaks, laser device, beam device, atbp.).
Ang ikaapat na estado ng bagay
Isang siglo at kalahati na ang nakalipas, maraming physicist at chemist ang naniniwala na ang matter ay binubuo lamang ng mga molecule at atoms. Ang mga ito ay pinagsama sa mga kumbinasyon alinman sa ganap na hindi maayos o higit pa o mas kaunting order. Ito ay pinaniniwalaan na mayroong tatlong yugto - gas, likido at solid. Tinatanggap sila ng mga sangkap sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kondisyon.
Gayunpaman, sa kasalukuyan ay masasabi nating mayroong 4 na estado ng bagay. Ito ay plasma na maaaring ituring na bago, ang ikaapat. Ang pagkakaiba nito mula sa condensed (solid at liquid) na mga estado ay nakasalalay sa katotohanan na, tulad ng isang gas, hindi lamang ito ay may gupit na pagkalastiko, kundi pati na rin ang isang nakapirming dami. Sa kabilang banda, ang isang plasma ay may pagkakatulad sa isang condensed state ang pagkakaroon ng short-range order, ibig sabihin, ang ugnayan ng mga posisyon at komposisyon ng mga particle na katabi ng isang ibinigay na singil sa plasma. Sa kasong ito, ang gayong ugnayan ay nabuo hindi sa pamamagitan ng intermolecular, ngunit sa pamamagitan ng mga puwersa ng Coulomb: ang isang ibinigay na singil ay nagtataboy ng mga singil na may parehong pangalan sa sarili nito at umaakit sa mga kabaligtaran.
Plasma physics ay saglit naming nirepaso. Napakalaki ng paksang ito, kaya masasabi lang natin na naihayag na natin ang mga pangunahing kaalaman nito. Tiyak na nararapat na isaalang-alang ang plasma physics.
