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尘埃等离子体晶格波

作　者: 林霖
导　师: 王晓钢
学　校: 大连理工大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 尘埃等离子体尘埃等离子体晶格尾流效应色散关系
分类号: O53
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

尘埃等离子体物理是近十年来等离子体学科中一个重要的分支领域。带电尘埃广泛存在于空间等离子体,实验室聚变装置及等离子体辅助加工设备中。其基本成分除了电子和离子外,还包括通常带负电的尘埃微粒。对其间传播的静电波的研究已成为一个热点问题。随着尘埃等离子体晶格在实验室中的实现,尘埃等离子体研究开辟了一个全新的领域。它属于强耦合系统。由于它在实验室中操作简单,易于观察,所以为研究相变以及固体的一些性质提供了一个非常好的“宏观”模型。尘埃等离子体晶格中的格点波是典型的静电波。尘埃等离子体中静电波的研究可以得到等离子体的一些关键参数,已成为等离子体诊断的一个重要手段。本文将对尘埃等离子体晶格波进行系统的研究。首先,我们对尘埃等离子体及尘埃等离子体晶格做一概述,包括它们的概念,存在,研究方法以及研究近况。然后,根据现实中一维晶格和多维晶格的结构,我们建立了二维晶格面的模型,并在此模型中探讨尾流效应及垂直方向力对晶格波的影响。我们分析了尘埃粒子的受力,在考虑了鞘层电场,尾流效应以及尘埃重力的前提下对粒子的运动方程进行推导,得出更普适的色散关系表达式。接着,我们通过修改某些参数我们把色散关系转换成各种需要的形式,以适应不同的研究条件。具体来说,我们分别在一维模型和二维模型下,得到1,考虑尾流效应及垂直方向力;2,忽略尾流效应;3,忽略垂直方向力;忽略尾流效应及垂直方向力四种情况下的色散关系表达式。利用计算机模拟做出图象,对不同情况下的二维晶格波色散关系进行了对比讨论。最后对本文的工作做一简单的总结,并展望将来进一步的工作。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-20
  1.1 尘埃等离子体简介  8-14
    1.1.1 等离子体  9
    1.1.2 尘埃等离子体  9-10
    1.1.3 尘埃等离子体的存在  10-14
  1.2 尘埃等离子体的研究方法  14-16
    1.2.1 实验研究  14-15
    1.2.2 理论研究  15-16
  1.3 尘埃等离子体波得研究概况  16-20
    1.3.1 弱耦合和强耦合等离子体  16-18
    1.3.2 波的基本概念  18-20
2 尘埃等离子体晶格波  20-26
  2.1 晶格的发现  20-21
  2.2 晶格的研究方向  21
  2.3 尾流效应  21-22
  2.4 尘埃等离子体晶格波  22-23
  2.5 晶格波研究近况  23-24
  2.6 本论文的主要研究内容及编排  24-26
3 理论模型  26-32
  3.1 尘埃粒子运动方程  26-27
  3.2 分解方程并线性化  27-29
  3.3 傅立叶变换  29
  3.4 无量纲化及求解色散关系  29-30
  3.5 本章小结  30-32
4 结果与讨论  32-44
  4.1 一维尘埃等离子体晶格  32-33
  4.2 二维尘埃等离子体晶格  33-44
    4.2.1 考虑尾流效应及垂直方向力  34-36
    4.2.2 忽略尾流效应  36-40
    4.2.3 忽略垂直方向力  40-42
    4.2.4 忽略尾流效应及垂直方向力  42-44
结论  44-45
参考文献  45-50
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  50-51
致谢  51-52
大连理工大学学位论文版权使用授权书  52

尘埃等离子体晶格波

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