致密等离子体中波的传播特性的理论研究

论文摘要

通过等离子体系统中粒子的德布罗意波长可以判断其量子效应,对于密度很高的等离子体,当德布罗意波长大致与粒子间距相当时,量子效应开始产生作用,我们将这类等离子体称为量子等离子体。量子等离子体中重要的量子效应,如玻姆势效应、费米统计压效应、电子自旋效应和电子交换关联效应对其动理学特征会有较为明显的影响。在本次的工作中,将针对非寻常电磁波与表面波进行详细的研究与分析。本文考虑弱相对论简并压对自旋磁化量子等离子体中非寻常电磁波传播特性的影响。使用相对论量子磁流体力学模型(QMHD),同时考虑量子玻姆势效应,电子自旋效应和相对论简并压力效应,对等离子体中非寻常电磁波的传播特性进行了探索。结合麦克斯韦方程组,经理论推导,获得了一个新的描述相对论磁化量子等离子体中包含玻姆势效应和电子自旋效应的非寻常电磁波的色散关系。本文的结果发现相对论简并压力效应明显改变了非寻常电磁波的传播特性,对于给定波数K的前提下,随着波频率的增加,相对论简并压力效应会使折射率减小,同时波的相速度会逐渐增加。本研究结果对于理解致密天体物理体中的集体相互作用有一定的指导意义。此外本文还对半边界量子碰撞等离子体中表面波传播特性进行了理论研究。表面波是指沿不同介质界面传播的波。在本文的研究工作中,表面波存在于等离子体介质与真空环境的交界面处。利用流体力学模型(QHD)和麦克斯韦方程组,同时考虑量子玻姆势效应,费米统计压力效应,电子交换关联效应和碰撞效应,获得了一个新的表征表面波的广义色散关系,并由此展开了不同近似情况下的讨论和研究。结果表明,对于给定波数K的情况下,表面波的频率由于电子交换关联效应的影响而产生频率下移。另外,在高波数的区域,电子交换关联效应对表面波动力学行为有着明显的修正作用。研究还表明,在不同的碰撞频率下,表面波的增长率发生了显著变化,在短波长区域内表面波的不稳定性可以随着碰撞频率的增加而增加。本文的结果对于研究边界等离子体中表面波的物理特性具有一定的参考价值,同时对理解致密等离子体真空界面中表面波的色散特性也有较大的帮助。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王少威

导师: 李春华,周波

关键词: 电磁波,表面波,电子自旋,相对论效应,交换关联效应

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 合肥工业大学

分类号: O53

总页数: 66

文件大小: 4228K

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