Билеты к экзамену

по курсу «Введение в физику низкотемпературной плазмы»

Вопросы по программе

1. Формула Саха. Ее вывод.

2. Потенциал Дебая-Хюккеля. Его вывод.

3. Энергия электростатического взаимодействия в плазме. Параметры неидеальности плазмы.

4. Влияние неидеальности на уравнение состояния полностью и частично ионизованной плазмы.

5. Полная система уравнений для определения плотности заряженных и нейтральных частиц в двухкомпонентной смеси газов (например, воздух) с учетом неидеальности плазмы.

6. Гидродинамическое описание плазмы. Модель проводящей среды (жидкости).

7. Гидродинамическое описание плазмы. Модель двух жидкостей. Проводимость плазмы в магнитном поле. Параметр Холла.

8. Проводимость плазмы в гидродинамическом приближении в постоянном и переменном электрических полях.

9. Диэлектрическая проницаемость плазмы. Распространение электромагнитных волн в плазме. Полное отражение волн от плазмы.

10. Вклад электронов и ионов в коэффициенты электропроводности, диффузии, вязкости и теплопроводности плазмы. Соотношение Эйнштейна и его вывод.

11. Амбиполярная диффузия. Условие амбиполярности диффузии плазмы.

12. Следствия законов сохранения энергии и импульса при столкновении частиц.

13. Условия справедливости классического описания столкновения частиц.

14. Формула Резерфорда. Транспортное сечение рассеяния заряженных частиц.

15. Резонансное рассеяние электронов на нейтральных частицах. Эффект Рамзауэра.

16. Рассеяние ионов на атомах. Поляризационное взаимодействие. Резонансная перезарядка.

17. Общие закономерности для сечений рассеяния. Параметр Месси.

18. Релаксация импульса электронов в слабоионизованной плазме (характерные частота и длина релаксации).

19. Релаксация энергии электронов в слабоионизованной плазме (характерные частота и длина релаксации).

20. Процессы ионизации. Понятие константы скорости элементарного процесса.

21. Процессы рекомбинации заряженных частиц. Образование и разрушение отрицательных ионов.

22. Условия неравновесности распределения электронов по скоростям в слабоионизованной плазме.

23. Уравнение Больцмана. Двучленное приближение (приближение Лоренца).

24. Скорость дрейфа электронов в кинетическом и гидродинамическом описаниях.

25. Изменение знака дифференциальной и абсолютной подвижности (проводимости) электронов.

26. Убегание электронов.

27. Функция распределения ионов по скоростям в электрическом поле в случае резонансной перезарядки.

28. Излучение и поглощение света в плазме. Элементарные процессы. Механизмы уширения спектральных линий.

29. Пробой газа в электрическом поле. Ионизация в различных типах газового разряда. Тлеющий разряд, дуга, корона, искра, молния.

Вопросы по оценкам параметров в плазме

1. Оценить пространственный масштаб нарушения квазинейтральности плазмы при n_e = 10¹² см^-3 и Т = 1 эВ.

2. Оценить временной масштаб нарушения квазинейтральности плазмы при n_e = 10¹² см^-3.

3. Оценить n_e в равновесной плазме атомарного водорода при Т = 1 эВ и р = 1 атм.

4. Оценить n_e в равновесной плазме цезия (потенциал ионизации 4 эВ) при Т = 0.5 эВ и р = 1 атм.

5. Оценить степень ионизации в равновесной плазме атомарного водорода при Т = 1 эВ и р = 1 атм.

6. Оценить степень ионизации в равновесной плазме цезия (потенциал ионизации 4 эВ) при Т = 0.5 эВ и р = 1 атм.

7. Оценить параметр неидеальности  в равновесной плазме цезия (потенциал ионизации 4 эВ) при Т = 0.5 эВ и р = 10 атм.

8. Оценить параметр неидеальности  в равновесной плазме атомарного водорода при Т = 1 эВ и р = 1 атм.

9. Оценить параметр неидеальности  в равновесной плазме атомарного водорода при Т = 1 эВ и р = 1 атм.

10. Оценить среднюю энергию электростатического взаимодействия в равновесной плазме атомарного водорода при Т = 1 эВ и р = 1 атм.

11. Оценить снижение потенциала ионизации за счет неидеальности в равновесной плазме атомарного водорода при Т = 1 эВ и р = 10 атм.

12. Оценить критическую частоту электромагнитной волны, при которой начинается полное отражение от плазмы с n_e = 10¹² см^-3.

13. Оценить критическую частоту электромагнитной волны, при которой начинается полное отражение от плазмы с n_e = 10⁴ см^-3.

14. Оценить коэффициент свободной диффузии электронов в окружающем воздухе.

15. Оценить коэффициент свободной диффузии ионов в окружающем воздухе.

16. Оценить коэффициент амбиполярной диффузии слабоионизованной плазмы аргона (люминисцентные лампы) при Т_е = 1 эВ, Т_i = Т = 300 К и р = 1 Торр.

17. Оценить транспортное сечение рассеяния электронов на ионах в плазме при n_e = 10¹² см^-3 и Т = 1 эВ.

18. Оценить транспортное сечение рассеяния электронов на электронах в плазме при n_e = 10¹² см^-3 и Т = 1 эВ.

19. Оценить сечение поляризационного захвата ионов O₂⁺ на молекулах N₂ (поляризуемость N₂ – 1.7 ų) при Т = 1 эВ.

20. Оценить сечение поляризационного захвата ионов N₂⁺ на молекулах О₂ (поляризуемость О₂ – 1.6 ų) при Т = 300 К.

21. Оценить сечение резонансной перезарядки для ионов Cs⁺ на Cs (потенциал ионизации 4 эВ).

22. Оценить сечение резонансного рассеяния электронов на молекулах при энергии резонансного уровня 0.03 эВ.

23. Оценить сечение резонансного рассеяния электронов на молекулах при энергии резонансного уровня 1 эВ.

24. Оценить частоту релаксации импульса электронов в упругих столкновениях на атомах Не при нормальных условиях и Т_е = 1 эВ.

25. Оценить длину релаксации импульса электронов в упругих столкновениях на атомах Не при нормальных условиях.

26. Оценить частоту релаксации энергии электронов в упругих столкновениях на атомах Не при нормальных условиях и Т_е = 1 эВ.

27. Оценить длину релаксации энергии электронов в упругих столкновениях на атомах Не при нормальных условиях.

28. Оценить Т_е в Не при нормальных условиях в электрическом поле 1000 В/см.

29. Оценить скорость дрейфа электронов в Не при нормальных условиях в электрическом поле 1000 В/см.

30. Оценить тепловую скорость электронов в Не при нормальных условиях в электрическом поле 1000 В/см.

31. Оценить естественное и доплеровское уширение линии с длиной волны 340 нм, излучаемой молекулой N₂ в слабоионизованной плазме молекулярного азота с n_e = 10¹² см^-3, Т_е = 1 эВ и Т = 300 К.

32. Оценить столкновительное и штарковское уширение линии с длиной волны 340 нм, излучаемой молекулой N₂ в слабоионизованной плазме молекулярного азота с n_e = 10¹² см^-3, Т_е = 1 эВ и Т = 300 К.