Основы физики плазмы

Обложка ......Page 1
Титульный лист оригинального издания ......Page 2
Титульный лист ......Page 3
Аннотация ......Page 4
Предисловие редактора перевода ......Page 5
Предисловие авторов ......Page 7
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ПЛАЗМЫ ......Page 11
§ 2. Дебаевский радиус экранирования ......Page 12
§ 3. Параметр неидеальности плазмы ......Page 13
§ 5. Температура и другие моменты функции распределения ......Page 14
§ 7. Дрейф частиц ......Page 15
§ 9. Волны в плазме ......Page 17
§ 10. Затухание Ландау ......Page 19
§ 11. Устойчивость плазмы и управляемый термоядерный синтез ......Page 20
§ 12. Ударные волны и солитоны ......Page 23
§ 13. Столкновения ......Page 24
§ 14. Классическая и бомовская диффузия ......Page 25
§ 15. Излучение плазмы ......Page 28
§ 16. Разряд низкого давления с холодным катодом ......Page 30
§ 17. Термоэмиссионный дуговой разряд ......Page 31
§ 18. Плазменные пушки ......Page 33
§ 20. Плазма высокочастотного разряда ......Page 35
§ 21. Плазменный фокус ......Page 38
B. ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ ......Page 40
§ 24. Измерение тока и напряжения в плазме ......Page 42
§ 25. Плазменные зонды ......Page 45
§ 26. Другие методы диагностики плазмы ......Page 48
Цитированная литература ......Page 51
Дополнительная литература ......Page 52
Глава 2. ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА РАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМЫ ......Page 53
§ 1. Параметр неидеальности ......Page 54
§ 2. Распределение Гиббса и корреляционные функции ......Page 55
§ 3. Двухчастичные корреляции в равновесной плазме ......Page 56
§ 4. Свободная энергия плазмы ......Page 59
§ 5. Уравнение состояния плазмы ......Page 60
§ 6. Плазма как жидкость ......Page 61
§ 7. Идеальная плазма ......Page 62
§ 8. Потенциал пробного заряда в плазме ......Page 63
§ 9. Другие примеры применения гидродинамической модели плазмы ......Page 65
§ 10. Кулоновская энергия плазмы ......Page 67
Дополнительная литература ......Page 69
§ 1. Функция распределения и уравнение Лиувилля ......Page 70
§ 2. Макроскопические параметры плазмы ......Page 73
§ 3. Макроскопические (гидродинамические) уравнения плазмы ......Page 75
§ 4. Двухжидкостная модель плазмы ......Page 78
§ 5. Одножидкостная модель плазмы ......Page 79
§ 6. Основные приближения, используемые в одножидкостной теории ......Page 81
§ 7. Упрощенные одножидкостные и магнитогидродинамические (МГД) уравнения ......Page 84
§ 8. Свойства плазмы, описываемой одножидкостной и МГД-теориями ......Page 86
§ 9. Динамические свойства плазмы, описываемой одножидкостной и МГД-теориями ......Page 91
§ 10. Теория Чу — Голдбергера — Лоу ......Page 102
§ 11. Динамический пинч ......Page 105
Цитированная литература ......Page 109
Дополнительная литература ......Page 110
§ 1. Диэлектрическая проницаемость холодной плазмы в отсутствие внешних полей ($\vec{Е}_0 = \vec{B}_0 = 0$) ......Page 111
§ 2. Плазменные колебания ......Page 113
§ 3. Плазменные колебания в одномерном потоке ......Page 116
§ 4. Волны пространственного заряда в горячей плазме ......Page 121
§ 5. Поперечные волны в холодной плазме ......Page 125
§ 6. СВЧ-диагностика плазмы ......Page 129
§ 7. Резонансные колебания плазменного столба ......Page 133
§ 8. Волны пространственного заряда в ограниченной плазме ......Page 140
§ 9. Диэлектрическая проницаемость холодной замагниченной плазмы ($\vec{Е}_0$, $\vec{B}_0 = B_0 \hat{\vec{z}}$) ......Page 148
§ 10. Волны в холодной замагниченной плазме, распространяющиеся параллельно магнитному полю ($\vec{Е}_0$, $\vec{B}_0 = B_0 \hat{\vec{z}}$) ......Page 151
§ 11. Волны в холодной замагниченной плазме, распространяющиеся перпендикулярно магнитному полю ($\vec{Е}_0$, $\vec{B}_0 = B_0 \hat{\vec{z}}$) ......Page 162
§ 12. Частоты волн в типичных плазмах ......Page 165
§ 13. Волны пространственного заряда в ограниченной холодной плазме в присутствии конечного магнитного поля ......Page 166
§ 14. Низкочастотные дрейфовые волны в неоднородной плазме ......Page 169
Цитированная литература ......Page 174
Дополнительная литература ......Page 175
A. ПРОБЛЕМА УСТОЙЧИВОСТИ ПЛАЗМЫ ......Page 176
§ 2. Классификация плазменных неустойчивостей ......Page 178
§ 3. Методы исследования устойчивости ......Page 180
§ 5. Двухпотоковая неустойчивость волн пространственного заряда ......Page 181
§ 6. Шланговая неустойчивость альфвеновской волны ......Page 186
B. УСТОЙЧИВОСТЬ ПЛАЗМЫ, УДЕРЖИВАЕМОЙ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ, В РАМКАХ МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ ......Page 187
§ 7. Гидродинамическая устойчивость плазмы, удерживаемой магнитным полем в поле силы тяжести ......Page 188
§ 8. Гидродинамическая устойчивость плазмы, удерживаемой магнитным полем, с точки зрения термодинамики; желобковая (перестановочная) неустойчивость ......Page 190
§ 9. Макроскопические уравнения, описывающие гидродинамическую устойчивость плазмы, удерживаемой магнитным полем ......Page 196
§ 10. Гидродинамическая устойчивость плазмы, удерживаемой магнитным полем в поле силы тяжести. Анализ собственных колебаний (линейная теория устойчивости) ......Page 200
§ 11. Энергетический принцип ......Page 204
§ 12. Исследование устойчивости плоской границы плазма — магнитное поле на основании энергетического принципа ......Page 208
§ 13. Исследование устойчивости самоудерживаемой плазмы ($B_z=0$) на основании энергетического принципа ......Page 211
§ 14. Стабилизация за счет закрепления концов силовых линий ......Page 213
Г. ТЕОРИЯ УСТОЙЧИВОСТИ И ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОЯДЕРНОГО СИНТЕЗА ......Page 214
§ 15. Эксперименты по удержанию плазмы в открытых конфигурациях ......Page 216
§ 16. Эксперименты по удержанию плазмы в замкнутых конфигурациях ......Page 222
§ 17. Другие эксперименты по удержанию плазмы ......Page 227
Дополнительная литература ......Page 230
Глава 6. ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА В ПЛАЗМЕ ......Page 231
§ 1. Парные кулоновские столкновения ......Page 232
§ 2. Отклонение заряженной частицы при многократных кулоновских столкновениях ......Page 234
§ 3. Теория явлений переноса в полностью ионизованной плазме, основанная на уравнении Фоккера — Планка ......Page 237
§ 4. Времена релаксации в полностью ионизованной плазме ......Page 241
§ 5. Явления переноса в полностью ионизованной плазме ......Page 247
§ 6. Кинетическое уравнение Больцмана и модель Лоренца для слабоионизованпой плазмы ......Page 250
§ 7. Модифицированное уравнение Больцмана ......Page 254
§ 8. Коэффициенты переноса в слабоионизованной плазме ......Page 255
§ 9. Амбиполярная диффузия ......Page 258
§ 10. Коэффициенты переноса в слабоионизованной плазме, находящейся в постоянном однородном магнитном поле ......Page 263
§ 11. Амбиполярная диффузия слабоионизованной плазмы поперек магнитного поля ......Page 267
§ 12. МГД-генераторы энергии ......Page 272
Цитированная литература ......Page 278
Дополнительная литература ......Page 279
§ 1. Микроскопические уравнения для системы многих тел ......Page 280
§ 2. Статистические уравнения для системы многих тел ......Page 282
§ 3. Кинетические уравнения для кулоновской плазмы ......Page 285
§ 4. Замыкание цепочки кинетических уравнений ......Page 286
§ 5. Кинетическое уравнение нулевого приближения — уравнение Власова ......Page 287
§ 6. Кинетическое уравнение первого приближения ......Page 288
§ 7. Свойства уравнения Власова ......Page 289
§ 8. Свойства кинетического уравнения первого приближения ......Page 292
Дополнительная литература ......Page 293
§ 1. Уравнение Власова ......Page 294
§ 2. Линеаризованное уравнение Власова ......Page 295
§ 3. Решение линеаризованных уравнений Власова — Максвелла для электростатических возмущений в отсутствие внешних полей ......Page 296
§ 4. Асимптотические решения для $\phi_{\vec{k}}(t)$ ......Page 300
§ 5. Упрощенный вывод электростатических волн в плазме ......Page 304
§ 6. Теория ленгмюровских и ионно-звуковых волн, основанная на уравнении Власова. Затухапие Ландау ($\vec{Е}_0 = \vec{В}_0 = 0$) ......Page 306
§ 7. Возмущение функции распределения плазмы при распространении в ней плазменных волн ......Page 313
§ 8. Дисперсионное уравнение для волн в плазме с произвольным равновесным распределением ......Page 315
§ 9. Кинетическая теория волн малой амплитуды в изотропной плазме. Электростатические и электромагнитные волны [$\vec{Е}_0 = \vec{В}_0 = 0$, $f_0 = f_0 (v^2)$] ......Page 317
§ 10. Кинетическая теория волн малой амплитуды в однородно замагниченной плазме [$\vec{В}_0 = B_0\hat{\vec{z}}$, $\vec{Е}_0 = 0$, $f_{\alpha 0} = f_{\alpha 0} (v_\perp^2, v_\parallel)$] ......Page 320
§ 11. Кинетическая теория волн в холодной замагниченной плазме ......Page 324
§ 12. Волны, распространяющиеся поперек магнитного поля в горячей замагниченной плазме ($\vec{Е}_0 = 0$, $\vec{В}_0 = B_0\hat{\vec{z}}$). Электромагнитные волны и бернстейновские моды ......Page 325
§ 13. Волны, распространяющиеся параллельно магнитному полю в горячей замагниченной плазме. Электростатические и электромагнитные волны ($\vec{Е}_0 = 0$, $\vec{В}_0 = B_0\hat{\vec{z}}$) ......Page 330
§ 14. Электромагнитные волны, распространяющиеся под произвольным углом к магнитному полю в горячей замагниченной плазме ($\vec{Е}_0 = 0$, $\vec{В}_0 = B_0\hat{\vec{z}}$) ......Page 332
§ 15. Волны в неоднородной горячей замагниченной плазме [$\vec{Е}_0 = 0$, $\vec{В}_0 = B_0(x)\hat{\vec{z}}$, $n_0 = n_0 (x)$] ......Page 333
§ 16. Низкочастотные электростатические волны в неоднородной замагниченной плазме ......Page 341
§ 17. Нелинейные электростатические волны (БГК-волны) ......Page 345
§ 18. Сравнение гидродинамической теории плазменных волн с кинетической теорией ......Page 348
§ 19. Основные результаты кинетической теории волн ......Page 349
Цитированная литература ......Page 351
Дополнительная литература ......Page 352
§ 1. Введение ......Page 353
§ 2. Устойчивость монотонно убывающих распределений. Теорема Ньюкомба — Гарднера [1, 2] ......Page 355
§ 3. Устойчивость немонотонных распределений. Двухпотоковая неустойчивость ......Page 358
§ 4. Устойчивость немонотонных распределений в горячей плазме. Неустойчивость пучка с тепловым разбросом скоростей ......Page 364
§ 5. Механизм двухпотоковой неустойчивости ......Page 368
§ 6. Метод Найквиста и критерий устойчивости Пенроуза ......Page 369
§ 7. Ионно-звуковая неустойчивость ......Page 378
§ 8. Применение теории двухпотоковой неустойчивости ......Page 380
§ 9. Неустойчивости анизотропной плазмы ......Page 382
§ 10. Электромагнитные неустойчивости (по отношению к линчеванию) ......Page 383
§ 11. Неустойчивости по отношению к пинчеванию ......Page 392
§ 12. Устойчивость анизотропной замагниченной плазмы ......Page 393
§ 13. Конусная неустойчивость ......Page 394
§ 14. Термодинамические ограничения уровня шумов и инкрементов в неустойчивой плазме ......Page 400
Дополнительная литература ......Page 404
§ 1. Необходимость в нелинейной теории плазмы ......Page 405
§ 2. Квазилинейные уравнения для функции распределения плазмы [1—3] ......Page 406
§ 3. Закон сохранения числа частиц, импульса и энергии в квазилинейной теории ......Page 409
§ 4. Затухание Ландау в квазилинейной теории ......Page 411
§ 5. Неустойчивость теплого пучка в квазилинейной теории ......Page 415
§ 6. Квазилинейная теория двухпотоковой неустойчивости ......Page 419
§ 7. Захват электронов отдельной плазменной волной ......Page 422
§ 8. Плазменно-волновое эхо ......Page 424
§ 9. Нелинейные взаимодействия волн и частиц (слабая турбулентность) ......Page 432
Дополнительная литература ......Page 436
§ 1. Экранирование движущегося пробного заряда ......Page 437
§ 2. Флуктуации электрического поля в плазме ......Page 442
§ 3. Флуктуации электрического поля в немаксвелловской плазме ......Page 446
§ 4. Торможение пробной частицы. Излучение электростатических волн ......Page 447
§ 5. Электромагнитные флуктуации и излучение ......Page 450
§ 6. Рассеяние некогерентного излучения на флуктуациях плотности плазмы ......Page 451
§ 7. Излучение плазмы. Закон Кирхгофа ......Page 461
§ 8. Равновесное излучение плазмы ......Page 462
§ 9. Циклотронное (синхротронное) излучение замагниченной плазмы ......Page 464
§ 10. Расчет излучения плазмы методом пробных источников ......Page 466
§ 11. Кинетические уравнения, учитывающие столкновительную релаксацию в плазме ......Page 469
Цитированная литература ......Page 474
Дополнительная литература ......Page 475
§ 2. Движение частицы в однородных статических электрическом и магнитном полях ......Page 476
§ 3. Движение частицы в медленно меняющихся однородных электрическом и магнитном полях ......Page 480
§ 4. Движение частицы в постоянном однородном магнитном поле и быстро меняющемся электрическом поле малой амплитуды [$\vec{В}_0\neq 0$, $\vec{Е}(t)\neq 0$] ......Page 481
§ 5. Движение частицы в поле однородной плоской электромагнитной волны большой амплитуды ......Page 484
§ 6. Движение частицы в постоянном неоднородном магнитном поле ......Page 486
§ 7. Адиабатические инварианты ......Page 489
§ 8. Свойства плазмы, следующие из теории орбит ......Page 490
Дополнительная литература ......Page 492
Приложение II. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ВЕКТОРОВ И ТЕНЗОРОВ; НЕКОТОРЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ТЕОРЕМЫ; КРИВОЛИНЕЙНЫЕ КООРДИНАТЫ ......Page 493
§ 1. Системы единиц ......Page 502
§ 3. Используемые обозначения ......Page 504
Приложение IV. ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЧТЕНИЯ ......Page 509
Именнной указатель ......Page 513
Предметный указатель ......Page 515
ОГЛАВЛЕНИЕ ......Page 521
Выходные данные ......Page 526