Учебник - Введение в физику плазмы - Чен Ф. (1239320)
Текст из файла
Э Д' Ма в в$, -В Ф.Чен Введение вф Перевод с английского канд. физ.-мат. наук Е. Н. Кручины под редакцией д-ра физ.-мат. наук В. И. Шевченко Москва кМирв 1987 изику плазмы ББК 22.835 Ч43 УДК 533.9 Чен Ф. В кинге американского физика Ш. Чена, вышедшей в США вторым изданием. представлены праитически все проблемы современной физики плазмы, начиная с классических», таких, как движение отдельных заряженных частиц, гидродииамическое описание плазмы, теория волновых движений плазмы, и кончая та. кими современными вопросами, как ударные волны, плазменное эхо, параметри. ческие неустойчивости плазмы и др.
Книга написана яснмм языком, содержит много рисунков и схем, а также большое число задач. Ее можно испольэовать в ка честве учебного пособия. Для студентов, аспирантов, а также в качестве справочного пособия для специалистов по физике плавны н работаюших в смежнмх областях физики. ,1 1704040000 — ЗЗ! 08 041(01) — 87 ББК 22.888 Редакция литературы по физике и астрономии Д !984, Р!епигп Ргезз, Мету 'гог)г !Ч! Перевод ня русский язык, «Мпрэ, 1987 Ч43 Введение в физику плазмы: Пер.
с англ.— Мл Мир, 1987.— 398 с., ил. Предисловие редактора перевода Книга написана известным американским специалистом по физике высокотемпературной плазмы, работы которого в области диагностики, аномальных явлений переноса, параметрических неустойчивостей, физики лазер-плазменного взаимодействия н др.
снискали заслуженное признание. Она представляет собой курс физики плазмы, который проф. Ф. Чен уже много лет читает в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Автор дает достаточно полное изложение основ физики плазмы, рассматривая при этом не только классические результаты, но н современные проблемы, которые в настоящее время интенсивно изучаются. Большим достоинством книги являются ясность и простота изложения материала, отсутствие утомительных алгебраических расчетов и вместе с тем достаточная строгость доказательств. Любой результат автор стремится пояснить «на пальцах», использует различные физические аналогии.
Материал, преподносимый в книге, иллюстрируется многочисленными рисунками и схемами, что дает наглядное представление о физических принципах, обсуждаемых в тексте. По наглядности, ясности и простоте подачи материала настоящее издание, пожалуй, не имеет аналогов среди многочисленной литературы по физике плазмы. В первой, вводной главе автор дает определение плазмы, подробно рассматривает одну из фундаментальных ее характеристик— дебаевское экранирование вносимых в нее электрических полей— и приводит условия, прн которых ионизованный газ является плазмой.
Здесь же кратко обсуждаются характеристики (плотность и температура) различных плазм, начиная с плазмы газового разряда и кончая твердотельной плазмой. Приводится краткая сводка основных применений плазмы. Вторая глава посвящена динамике отдельной заряженной частицы в электрическом и магнитном полях (постоянных и медленно меняющихся в пространстве и во времени) и приводится таблица всех возможных дрейфов ведущих центров. Автор вводит понятие Предпсловпе редактора перевода об адиабатических инвариантах, обсуждая при этом достаточно подробно три адиабатических инварианта. В третьей главе обсуждается гидродинамическое описание плазмы. Автор приводит полный набор уравнений, описывающих плазму в двухжидкостном приближении, и рассматривает проблему плазменного дрейфа в магнитном поле.
Четвертая глава одна из самых больших по объему. Достаточно подробное рассмотрение распространения электромагнитных волн в плазме сопровождается приведением схем экспериментов и наиболее характерных результатов волновых измерений, что делает стиль изложения живым и интересным. Определенное внимание уделено диагностике; обсуждаются методы интерферометрии. Подробно изучаются свисты, волны Альфвена, магнитный звук.
Главу завершает весьма наглядная диаграмма Клеммова — Муллали — Эллиса. В пятой главе рассматриваются вопросы распада слабононизованной плазмы вследствие диффузии. Автор приводит выражения для коэффициентов диффузии полностью ионизованного газа, а также обсуждает механизмы аномального переноса (бомовская диффузия, неоклассическая диффузия).
Значительное место в книге уделено рассмотрению устойчивости плазмы (гл. 6). В зависимости от типа свободной энергии, приводящей к неустойчивости, автор разбивает их на четыре категории: потоковые, неустойчивости Рэлея †Тейло, универсальные и кинетические неустойчивости.
Весьма интересным представляется изложение вопросов бесстолкновительного поглощения волн в плазме (гл. 7). Автор подробно рассматривает физические механизмы такого затухания и приводит наиболее важные экспериментальные результаты. Заключительная восьмая глава посвящена нелинейным эффектам в плазме. На примере ионно-звуковых колебаний приводятся различные нелинейные решения (солитоны, ударные волны).
Большое внимание автор уделяет актуальной проблеме приповерхностных слоев, а также зондовым измерениям. Описываются нелинейные эффекты в связи с различного рода параметрическими неустойчивостями. Глава завершается рассмотрением двух нелинейных уравнений, играющих важную роль в современной физике плазмы, а именно уравнения Кортевега — де Вриза и нелинейного уравнения Шредингера. В конце книги помещен ряд приложений, которые принесут несомненную пользу как справочный материал, а преподавателям физики помогут в подготовке экзаменационных вопросов для студентов. Мы надеемся, что книга в целом будет весьма интересна и полезна как студентам и преподавателям университетов и технических вузов, так и специалистам, имеющим дело с плазмой. В.
И. Шевченко Поэту и вечной студентке . М. Конрад Чен Эвелин Чен Предисловие ко второму изданию За девять лет, которые прошли с тех пор, как эта книга была написана, научные достижения в области ядерного синтеза, космическои физики и нелинейной теории плазмы ц~агнулн далеко вперед. В то же время проблема истощения энергетических запасов, с одной стороны, и исследования Юпитера и Сатурна, с другой, привели к осознанию в широких масштабах того, сколь важную роль играет физика плазмы в производстве энергии и в понимании нашего космического окружения. За этот период в области магнитного удержания плазмы для термоядерного синтеза на токамаках Алкатор в Массачусетском технологическом институте было достигнуто лоусоновское число лтв —— — 2 10'в см ' с, на токамаке Р1.Т Принстонской лаборатории был осуществлен нагрев плазмы с помощью нейтрального пучка до КТ~ =- 6,5 кэВ, увеличено среднее значение ~1 до 3 — 5 "'о на токамаках Ок-Риджской лаборатории и фирмы «Дженерал Атомик», в Ливерморской лаборатории получена стабилизация удерживаемой магнитными ловушками плазмы на установке 2ХПВ, осуществлена инжекция ионного тока почти в условиях обращенного поля.
Благодаря изобретению сдвоенного зеркала в области магнитного удержания достигнуты впечатляющие успехи. Предложены новые конструкции, такие, как компактные торы, установки поверхностного поля и ЕВТ вЂ” гибрид тора с магнитными ловушками. Возрождены некоторые старые принципы удержания плазмы, например, в стеллараторе или с помощью пинча в обращенном поле.
Новой яркой звездой вспыхнула идея о радиочастотном нагреве, обещающем генерацию постоянного тока. Может быть, самое важное — это то, что мы существенно продвинулись в понимании МГД-поведения плазмы тороидальной конфигурации: тиринг-мод, магнитных островов и разрывов. Вместе с тем впервые привлекли пристальное внимание проблемы конструирования реакторов, технологии синтеза, а также гибридных установок, использующих синтез и расщепление ядер. Вышел из младенческого возраста управляемый термоядерный синтез с инерционным удержанием; сейчас на него направлена примерно одна четверть исследовательских усилий, приходящихся на Предисловие ко второму издапюо долю магнитного удержания.
В Ливерморской лаборатории на лазерной установке «Шива» мощностью 25 ТВт при направленном взрыве одной крупинки горючего получено 3 10ы термоядерных нейтронов, достигнуто сжатие горючего до плотности, в сотню раз превышающей плотность жидкого водорода. Пристальное внимание привлекли нелинейные плазменные процессы при взаимодействии лазерного излучения с веществом. Мы также находимся на пути к пониманию таких важных процессов, как резонансное поглощение, вынужденное рамановское и бриллюэновское рассеяние и спонтанное возбуждение магнитного поля. В качестве возможной альтернативы лазерам предложено использование ускоренных частиц, а именно электронных пучков, пучков легких или тяжелых ионов, что привело к целому ряду новых проблем в физике плазмы.
В физике космической плазмы мы имеем четко разработанное представление о магнитосфере, которое подтверждается наблюдением внстлеров в магнитосфере Юпитера, предсказанных соответствующей теорией. Теперь хорошо известна структура солнечной короны и объяснена ее связь с магнитными полями в солнечных пятнах и с образованием солнечного ветра. В удовлетворительном состоянии находится теория полярных сияний. Все возрастающий интерес к термоядерному синтезу привел к тому, что гл.
9 первого издания вылилась в отдельную обстоятельную книгу по физике термоядерного синтеза и будет опубликована в виде второго тома '). Его содержание основано на конспекте моих лекций по магнитному удержанию плазмы для студентов старших курсов. При написании книги я заменил утомительные математические расчеты на короткие выкладки, основанные на физической картине поведения плазмы. Решение последней задачи и привело к тому, что выпуск второго издания был задержан почти на три года.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
