En la física del plasma , las ondas en los plasmas son un conjunto interconectado de partículas y campos que se propagan de forma periódica. Un plasma es un fluido casi neutro , conductor de electricidad . En el caso más simple, está compuesto por electrones y una sola especie de iones positivos , pero también puede contener múltiples especies de iones, incluidos iones negativos y partículas neutras. Debido a su conductividad eléctrica , un plasma se acopla a campos eléctricos y magnéticos . Este complejo de partículas y campos admite una amplia variedad de ondas fenómenos.
Se supone que los campos electromagnéticos en un plasma tienen dos partes, una parte estática / de equilibrio y una parte oscilante / de perturbación. Las ondas en los plasmas se pueden clasificar en electromagnéticas o electrostáticas según haya o no un campo magnético oscilante. Aplicando la ley de inducción de Faraday a ondas planas , encontramos, lo que implica que una onda electrostática debe ser puramente longitudinal . Una onda electromagnética, por el contrario, debe tener un componente transversal , pero también puede ser parcialmente longitudinal.
Las ondas pueden clasificarse además por especies oscilantes. En la mayoría de los plasmas de interés, la temperatura de los electrones es comparable o mayor que la temperatura de los iones. Este hecho, junto con la masa mucho más pequeña del electrón, implica que los electrones se mueven mucho más rápido que los iones. Un modo electrónico depende de la masa de los electrones, pero se puede suponer que los iones son infinitamente masivos, es decir, estacionarios. Un modo iónico depende de la masa iónica, pero se supone que los electrones no tienen masa y se redistribuyen instantáneamente de acuerdo con la relación de Boltzmann . Sólo en raras ocasiones, por ejemplo, en la oscilación híbrida inferior , un modo dependerá tanto del electrón como de la masa iónica.
Los diversos modos también se pueden clasificar según se propaguen en un plasma no magnetizado o en paralelo, perpendicular u oblicuo al campo magnético estacionario. Finalmente, para ondas de electrones electromagnéticos perpendiculares, el campo eléctrico perturbado puede ser paralelo o perpendicular al campo magnético estacionario.
Carácter EM | especies oscilantes | condiciones | relación de dispersión | nombre |
---|---|---|---|---|
electrostático | electrones | oscilación de plasma (u onda de Langmuir) | ||
oscilación híbrida superior | ||||
iones | onda acústica de iones | |||
(por poco) | Onda ciclotrón de iones electrostáticos | |||
(exactamente) | menor oscilación híbrida | |||
electromagnético | electrones | onda de luz | ||
O ola | ||||
Onda X | ||||
( círculo derecho pol. ) | Onda R (modo silbido) | |||
( círculo izquierdo pol. ) | Onda L | |||
iones | ninguno | |||
Ola Alfvén | ||||
onda magnetosónica |
- frecuencia de onda ,- número de oleada ,- velocidad de la luz ,- frecuencia plasmática ,- frecuencia de plasma de iones ,- girofrecuencia de electrones ,- girofrecuencia de protones ,- frecuencia híbrida superior ,- velocidad del "sonido" del plasma ,- velocidad de plasma Alfvén
(El subíndice 0 denota la parte estática del campo eléctrico o magnético, y el subíndice 1 denota la parte oscilante).
Bibliografía
- Swanson, DG Plasma Waves (2003). 2ª edición.
- Stix, Thomas Howard . Ondas en Plasmas (1992).
- Chen, Francis F. Introducción a la física del plasma y fusión controlada , 2ª edición (1984).
Ver también
- Ondas magnetohidrodinámicas
- Ecuación de Appleton-Hartree
- plasmón
- Resonancia de plasmones superficiales
- índice de artículos de la ola
- Lista de artículos de física del plasma
- Waves (Juno) (instrumento de la nave espacial a bordo del orbitador Júpiter)
- Subsistema de ondas de plasma (instrumento en sondas Voyager)