Основы физики плазмы

Кролл Н., Трайвелпис А. (Krall,Trivelpiece)125-129-151-1

Table of contents :
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 [$vec{В}_0 = B_0hat{vec{z}}$, $vec{Е}_0 = 0$, $f_{alpha 0} = f_{alpha 0} (v_perp^2, v_parallel)$] ……Page 320
§ 11. Кинетическая теория волн в холодной замагниченной плазме ……Page 324
§ 12. Волны, распространяющиеся поперек магнитного поля в горячей замагниченной плазме ($vec{Е}_0 = 0$, $vec{В}_0 = B_0hat{vec{z}}$). Электромагнитные волны и бернстейновские моды ……Page 325
§ 13. Волны, распространяющиеся параллельно магнитному полю в горячей замагниченной плазме. Электростатические и электромагнитные волны ($vec{Е}_0 = 0$, $vec{В}_0 = B_0hat{vec{z}}$) ……Page 330
§ 14. Электромагнитные волны, распространяющиеся под произвольным углом к магнитному полю в горячей замагниченной плазме ($vec{Е}_0 = 0$, $vec{В}_0 = B_0hat{vec{z}}$) ……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 [$vec{В}_0neq 0$, $vec{Е}(t)neq 0$] ……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