等离子体

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作为物质的第四态,等离子体有着许多独特的物理、化学性质,主要表现如下:
第一,温度高,粒子具有较高的动能。
第二,作为带电粒子的集合体,因而具有与金属相似的导电性。等离子体从整体上看是一种导电流体。
第三,由于等离子中粒子间的相互碰撞,处于激发态的粒子化学性质活泼,使得通常情况下难以发生的化学反应成为可能。
第四,等离子体具有发光特性,经常被用作光源。例如,日常生活中不可缺少的日光灯和利用钠,水银等放电发光的照明灯,都是我们经常见到的等离子体发光的现象。
等离子体的导电性

从整体看,等离子体是一种导电流体。对等离子体施加电场,伴随带电粒子(离子、电子)的移动,等离子体中会流过电流,这便是等离子体的导电性。

等离子体的准电中性
在等离子体中,正、负离子数目基本相等(ni ≈ n e),系统在宏观上呈现电中性, 但在小尺度上则呈现出电磁性。

带电粒子的迁移运动
在电场作用下,带电粒子的运动可以看作在热运动的基础上叠加了方向性的运 动,叫迁移运动。迁移速度u比热运动速度v小得多。
单位电场强度下的迁移速度定义为迁移率,用K表示。电子的迁移率Ke、离子 的迁移率Ki分别表示如下:


等离子体扩散
由于带电粒子在气体中分布不均匀,造成沿浓度递减方向运动的带电粒子数,多 于往相反方向运动的带电粒子数。这种带定向性的运动称为带电粒子的扩散运动。

等离子体辐射

自然界和实验室中的等离子体都是发光的。除了可见光以外,等离子体也能发出紫外线甚至x射线。
所有这些辐射,本质上都是电磁波,等离子体发出电磁波的过程 称为等离子体辐射。
等离子体辐射主要来源于等离子体中带电粒子运动状态的变化伴随等离子体辐射会产生活性物种及能量的转移。
一方面,辐射释放能量,这些辐射能量能有效地用来激活某些反应体系,这已被用于等离子体引发聚合和等离子体 对材料表面改性等研究。
另一方面,由于等离子体辐射携带着大量等离子体内部的信息,通过对辐射频率、强度、偏振状态等参量的研究,可以对等离子体内的物种、密度、温度及电磁
状态等进行诊断,获取有关等离子体化学反应过程及机理的主要信息, 还可以用于对反应过程的实时监测等。