等离子体物理基础知识总结
等离子体物理学的基础与应用
等离子体物理学的基础与应用等离子体物理学是物理学中研究等离子体性质、行为和应用的一个分支。
等离子体是第四态物质，是由带正电荷的离子和带负电荷的电子组成的，它具有高度的激发性和导电性。
在自然界中，等离子体广泛存在于太阳、闪电、地球磁层等环境中，也存在于人造装置中，如聚变反应器、等离子体喷射器等。
本文将介绍等离子体物理学的基础知识和应用领域。
一、等离子体的基本性质等离子体是由离子和电子组成的，这些离子和电子以相对独立的方式运动。
等离子体具有以下基本性质：1.高度激发性：等离子体的粒子处于高度激发状态，能量非常丰富。
当它们发生碰撞或受到外部刺激时，会释放出巨大的能量。
2.导电性：等离子体能够导电，因为其带电粒子可以自由移动。
这是由于电子和离子之间的相对运动。
3.磁场响应性：等离子体具有对外磁场的高度响应性。
在磁场中，等离子体会受到磁场力的作用，并发生循环运动。
二、等离子体物理学的基础理论等离子体物理学基于一系列基础理论来解释和研究等离子体的行为。
以下是几个主要的基础理论：1.碰撞理论：碰撞理论用来描述等离子体内部粒子之间的相互作用。
它探讨了离子和电子之间的碰撞频率、能量交换以及散射过程。
2.磁流体力学(MHD)理论：MHD理论研究等离子体在强磁场中的行为。
它结合了磁场和等离子体的运动方程，用于研究等离子体的磁流体力学行为，如等离子体在磁约束中的稳定性和不稳定性等。
3.等离子体波动理论：等离子体波动理论研究等离子体内的波动现象。
它探讨了等离子体波动的起源、传播和相互作用，包括电磁波、声波、阻尼波等。
三、等离子体物理学的应用领域1.聚变能研究：等离子体物理学在聚变能研究中扮演着关键角色。
人类一直在努力实现可控核聚变，并利用聚变反应器产生清洁、高效的能源。
2.等离子体制造：等离子体物理学在半导体制造和表面处理中起着重要作用。
等离子体喷涂和等离子体刻蚀等技术被广泛应用于化学、电子、材料等行业。
3.等离子体医学：等离子体物理学在医学领域也有应用。
等离子体物理基础
等离子体物理基础等离子体是一种以等离子体态的物质状态，它是由气体或固体在高温、高压或强辐照等条件下失去或获得电子而形成的，具有正离子和自由电子的等离子体。
等离子体物理研究的是等离子体的性质、行为和应用，并在诸多领域中有着广泛的应用。
一、等离子体形成的条件和特点1. 形成条件：等离子体形成有多种条件，如高温、高压和强电磁场等。
在高温条件下，物质分子能够克服束缚力，失去电子，形成带正电荷的离子和自由电子。
高压也能够促进电子的跃迁，使物质形成等离子体。
此外，强电磁场的作用也能够使等离子体形成。
2. 特点：等离子体具有电中性，但整体呈带电状态。
等离子体中自由电子的存在使得它具有导电性和磁场感应性。
另外，等离子体还具有高可压缩性和高扩散性，能够通过电场和磁场受力。
二、等离子体的分类根据温度和密度的不同，等离子体可以分为等离子普通态、等离子凝聚态和等离子极端态。
1. 等离子普通态：等离子普通态是指在常规条件下形成的等离子体。
它常见于自然界中的闪电和恒星等高温物质，以及工业和科研实验室中的等离子体设备，如等离子切割和等离子喷涂。
2. 等离子凝聚态：等离子凝聚态是指在较低温度和高密度条件下形成的等离子体。
其中包括电子气、等离子流体和凝聚态等离子体。
等离子凝聚态在材料科学、凝聚态物理和聚变能等领域有着广泛的应用。
3. 等离子极端态：等离子极端态是指在极端条件下形成的等离子体，如在极低温度、极高压力或强磁场条件下形成的等离子体。
这些条件下的等离子体在科学研究和天体物理学中具有重要作用。
三、等离子体物理的研究领域等离子体物理作为一门综合性的学科，涉及到许多领域和应用，如天体物理学、磁约束聚变、等离子体加热和等离子体诊断等。
以下是部分研究领域的介绍：1. 天体物理学：天体物理学研究宇宙中的等离子体，如恒星、星际等离子体，以及与宇宙射线和宇宙成分的相互作用。
这一领域的研究对于理解宇宙的起源和演化过程有着重要意义。
2. 磁约束聚变：磁约束聚变是一种利用等离子体自身的磁场来达到高温和高密度条件的核聚变技术。
等离子基本知识
等离子基本知识
一、 等离子切割原理
等离子体实际上是一种物质在外界作用下，而分解成正离子，负离子，电子的混合体，也可以说是物质的第四态。
等离子弧是高能密度的压缩电弧，本质是一种电弧。
等离子弧切割是以高温高速的等离子弧为热源，将被切割的金属局部熔化，并同时用高速气流将溶化的金属吹走形成狭窄的切口的一个过程。
高温、强电场条件下产生的等离子弧，经机械压缩、热压缩和磁压缩，使弧柱电流密集、生极高的温度和高速气流，高温、高速的等离子弧焰流使工件金属熔化，并被吹离基体形成割缝。
由于弧柱温度大大超过金属及其氧化物的熔点，因此，除切割碳钢外，等离产子弧还可用于切割不锈钢、铝、铜等金属。
二、等离子产生的电路
三、涡流原理
四、切割高度和切割角度问题
Positive Bevel Negative Bevel
Zero Bevel
Too Low Too High
五、切割两边质量问题
六、弧压检测。
等离子体物理基础知识总结
等离子体基础知识总结冷等离子体是等离子体一种近似模型。
它假定等离子体的温度为零，用来讨论热效应可以忽略的物理过程。
例如，等离子体中的波，当其相速度远大于平均热速度、同时回旋半径远小于垂直于外磁场方向的波长时，热效应不重要，便可用冷等离子体模型来讨论（这种波称为冷等离子体波）。
在实际处理中，冷等离子体模型也可用于高温等离子体。
在等离子体中同时存在三种力：热压力、静电力和磁场力。
它们对于等离子体粒子的扰动都起着弹性恢复力的作用。
因此等离子体不像一般的弹性体，波动现象非常丰富，存在着声波（热压力驱动）、纵波（静电力驱动）、横波（电磁力驱动）以及它们的混杂波。
热压力的存在会产生类似中性气体中声波的“离子声波”，静电力的存在会产生静电波，电磁力的存在会产生电磁波。
这些波又不是单独产生的，常常还同时产生形成混杂波。
等离子体中的波基本形式通常分为三类：静电波、电磁波和磁流体力学波。
群速度不能超过光速，因为群速度表示波所携带“信息”在空间的传播快慢。
而相速度可以超过光速，相速度是常相位总移动速度，不携带任何信息。
波群在色散系统中传播是，组成该波群的不同频率的单色波具有不同的相速，在传播过程中各单色波之间的相位关系将发生变化，从而导致信号的失真，这就是色散。
“色散”两字的本省意思实际上指信号的失真（或称畸变），它是由于组成波群的各单色波因频率不同因而相速不同引起的，所以把这种相速随频率改变的现象也叫做色散。
如果两列波具有相同的速率（相速度），则最终形成的波的包络也具有和原来两列波相同的速率（群速）：无色散如果两列波速率（相速度）略有不同，则最终形成的波的包络和原来两列波相同的速率（群速）不相同：存在色散波的偏振即是波的极化，是指空间固定点的波矢量E 的端点在2π/w 时间内的轨迹，对于电磁波是指电磁波中的电场矢量的端点轨迹如果等离子体中的电子与均匀的粒子本底有个位移，将会建立电场，它将把电子拉回到原来的位置。
由于惯性，电子将冲过平衡位置，并以特征频率围绕它们的平衡轴振荡。
等离子体物理基础
等离子体物理基础引言等离子体是一种由电子和离子组成的高度电离的气体态物质。
它在自然界中广泛存在，如太阳、闪电等，也可人工产生，如等离子体显示器、核聚变等。
本文将介绍等离子体的基本概念、性质和应用。
一、等离子体的基本概念等离子体是由气体在高温或高能量激发下电离而形成的。
在等离子体中，气体原子或分子中的电子被剥离，形成自由电子和正离子，从而使等离子体具有整体的电中性。
等离子体的电磁性质和输运性质与普通气体有很大的差异，因为等离子体中电子和离子的行为受到电磁场的影响。
二、等离子体的性质1. 电导性：等离子体具有良好的电导性，因为自由电子和正离子的存在使得电荷能够在等离子体中自由传导。
这也是等离子体广泛应用于电子器件和电磁场控制的原因之一。
2. 等离子体的辐射：等离子体在高能量激发下会释放能量并辐射出光线。
这种辐射现象被广泛应用于等离子体显示器、激光器等领域。
3. 等离子体的热力学性质：由于等离子体的高度电离特性，其热力学性质与普通气体有所不同。
等离子体的温度定义也与普通气体不同，常用电子温度和离子温度来描述等离子体的热力学状态。
三、等离子体的应用1. 等离子体显示器：等离子体显示器利用等离子体在电场作用下发射出的光来显示图像。
由于等离子体显示器具有高亮度和快速响应的特点，被广泛应用于电视、电子游戏等领域。
2. 核聚变：等离子体在高温和高压条件下能够实现核聚变反应，这是太阳和恒星等天体能源的来源。
人们通过研究等离子体物理，试图在地球上实现核聚变技术，以解决能源危机问题。
3. 等离子体医学应用：等离子体在医学领域也有广泛应用，如等离子体刀用于手术切割和止血，等离子体杀菌用于消毒和灭菌等。
结论等离子体物理是一个复杂而有趣的研究领域，涉及到物质的高度电离状态和与电磁场的相互作用。
等离子体在许多领域都有重要的应用，包括电子器件、能源研究和医学领域。
深入研究等离子体物理，对于推动科学技术的发展和解决实际问题具有重要意义。
第一章 等离子体物理基础
－准电中性条件：
1 pe
s vs / ps
vs kTs / ms
等离子体的基本性质
其他特征量 －朗道长度
L
－库仑碰撞
q q kT
1.6710
b0
3
Z Z T (K )
[cm]
b0 tan 2 b
q q m u 2
等离子体的基本性质
4ne e 2 d 2v e dE 2 v pe v dt2 me dt me
4ne e 2 2 pe me
等离子体的基本性质
等离子体振荡频率
4ne e 2 2 pe me
2 2 2 2 p pe pi pe
－考虑离子响应，则
4ns qs2 2 ps ms
粒子平均间距
d n1/ 3 D
等离子体的基本性质
等离子体振荡 －在德拜屏蔽推导中，我们假设由于扰动引起的等离子体 响应达到平衡或稳态，实际上电子具有惯性，不会在 恢复到电中性时就停下，而是继续运动，形成等离子 体内部电子的集体振荡。 －只有通过碰撞或其他耗散方式把能量转变为无轨热运动 能量，才能达到平衡或稳态。 dv eE E 4j 4ne ev dt me t
研究生课程
等离子体物理基础
二室 裴文兵 2005年
目录
第一章
• • •
绪论
等离子体的定义 等离子体存在条件
等离子体的基本性质
第一章 绪论
• • •
等离子体的定义 等离子体存在条件 等离子体的基本性质
等离子体的定义
•
•
什么是等离子体？ 电离气体 带电粒子对气体性质产生显著影响
等离子体物理学的基础理论
等离子体物理学的基础理论等离子体物理学是研究等离子体（plasma）的性质和行为的学科，它是物质的第四态，与固体、液体和气体不同。
等离子体是由带正电的离子和带负电的电子组成的，处于电磁场中被激发并具有自由电荷和磁场行为。
等离子体物理学的研究既有基础理论，也涉及实验和应用。
本文将重点探讨等离子体物理学的基础理论。
在等离子体物理学中，基础理论主要包括冷等离子体（cold plasma）理论和热等离子体（hot plasma）理论。
冷等离子体理论适用于低温和低密度的等离子体，而热等离子体理论适用于高温和高密度的等离子体。
在冷等离子体理论中，最基本的概念是等离子体的Debye长度和Debye屏蔽。
Debye长度是描述等离子体中电子和离子相互作用范围的物理量，而Debye屏蔽是指等离子体中电荷之间的相互作用被周围的电子和离子屏蔽的现象。
热等离子体理论中，最基本的概念是等离子体的等离子体频率和等离子体束缚频率。
等离子体频率是指等离子体中的电子在电磁场中振荡的频率，而束缚频率是指等离子体中的离子在电磁场中束缚和振荡的频率。
等离子体物理学的基础理论还包括等离子体的平衡状态和非平衡态的描述。
平衡态下，等离子体的性质可以由麦克斯韦方程组和波动方程来描述。
非平衡态下，等离子体存在非热粒子尾部，需要引入玻尔兹曼方程和输运方程来描述。
等离子体物理学的基础理论还涉及电磁波在等离子体中的传播和耗散。
等离子体中存在很多种类的电磁波，如电磁波、等离子体波和浸泡波等。
这些波的传播和耗散特性对等离子体的性质和行为有着重要影响。
除了上述基础理论外，等离子体物理学还涉及等离子体的稳定性和不稳定性的研究。
等离子体在不同条件下会出现各种各样的不稳定现象，如Rayleigh-Taylor不稳定、Kelvin-Helmholtz不稳定和本德不稳定等。
这些不稳定性的研究对于等离子体物理学及其应用具有重要意义。
综上所述，等离子体物理学的基础理论涵盖了冷等离子体和热等离子体的理论、等离子体的Debye长度和Debye屏蔽、等离子体的等离子体频率和束缚频率、等离子体的平衡态和非平衡态的描述、电磁波在等离子体中的传播和耗散、以及等离子体的稳定性和不稳定性。
等离子体物理
等离子体物理等离子体物理是研究等离子体性质及其在自然界和人工应用中的现象和行为的科学学科。
等离子体是相对于气体、液体和固体而言的第四种物态，是由自由电子和正离子组成的带电的气体。
等离子体在自然界中广泛存在，如太阳、恒星、闪电、极光等都是等离子体现象。
等离子体的物理特性使其在科学研究和技术应用中具有重要的地位。
本文将介绍等离子体的基本概念、性质和应用。
首先，让我们了解一下等离子体的基本概念。
等离子体是由电子和离子组成的带电气体，电子和离子是通过准粒子相互作用而形成的。
在等离子体中，电子和离子之间通过库仑力相互吸引，并以一定的能量进行碰撞。
由于电子的质量比离子小得多，所以电子在电场中的运动速度远远超过了离子。
这就导致了等离子体中的电荷分离现象，即正离子和负电子在电场的作用下分别向相反方向运动。
这种带电粒子的运动形成了等离子体的电流和电场，这也是等离子体与普通气体之间最本质的差别。
等离子体的性质在很大程度上受到温度和密度的影响。
由于等离子体的带电粒子具有较高的能量，因此等离子体通常具有较高的温度。
在太阳等热源中，温度甚至可达到数百万度。
此外，等离子体的密度也较普通气体大，几乎与固体相当。
这使得等离子体具有良好的导电性和较强的辐射性。
接下来，让我们来看看等离子体在自然界中的一些现象和行为。
太阳是一个巨大的等离子体球，太阳的核心处存在着高温高密度的等离子体，这是太阳能源的产生和释放的地方。
在太阳表面，可见到太阳耀斑和太阳风等等等离子体现象。
太阳耀斑是太阳表面的一种爆发现象，释放出巨大的能量，引起太空天气的变化。
太阳风是太阳大气层的一种喷流，由太阳等离子体和磁场共同产生。
这些现象的研究不仅有助于了解太阳的起源和演化，也对地球的气候和通信系统等产生重要影响。
除了太阳，地球的磁场也与等离子体有着密切的联系。
地球磁场中存在着范艾伊曼层，这是由太阳风与地球大气层的等离子体相互作用形成的。
范艾伊曼层对太阳风的入射和地球上空的无线电通信起到了屏蔽和反射的作用。
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等离子体基础知识总结冷等离子体是等离子体一种近似模型。
它假定等离子体的温度为零，用来讨论热效应可以忽略的物理过程。
例如，等离子体中的波，当其相速度远大于平均热速度、同时回旋半径远小于垂直于外磁场方向的波长时，热效应不重要，便可用冷等离子体模型来讨论（这种波称为冷等离子体波）。
在实际处理中，冷等离子体模型也可用于高温等离子体。
在等离子体中同时存在三种力：热压力、静电力和磁场力。
它们对于等离子体粒子的扰动都起着弹性恢复力的作用。
因此等离子体不像一般的弹性体，波动现象非常丰富，存在着声波（热压力驱动）、纵波（静电力驱动）、横波（电磁力驱动）以及它们的混杂波。
热压力的存在会产生类似中性气体中声波的“离子声波”，静电力的存在会产生静电波，电磁力的存在会产生电磁波。
这些波又不是单独产生的，常常还同时产生形成混杂波。
等离子体中的波基本形式通常分为三类：静电波、电磁波和磁流体力学波。
群速度不能超过光速，因为群速度表示波所携带“信息”在空间的传播快慢。
而相速度可以超过光速，相速度是常相位总移动速度，不携带任何信息。
波群在色散系统中传播是，组成该波群的不同频率的单色波具有不同的相速，在传播过程中各单色波之间的相位关系将发生变化，从而导致信号的失真，这就是色散。
“色散”两字的本省意思实际上指信号的失真（或称畸变），它是由于组成波群的各单色波因频率不同因而相速不同引起的，所以把这种相速随频率改变的现象也叫做色散。
如果两列波具有相同的速率（相速度），则最终形成的波的包络也具有和原来两列波相同的速率（群速）：无色散如果两列波速率（相速度）略有不同，则最终形成的波的包络和原来两列波相同的速率（群速）不相同：存在色散波的偏振即是波的极化，是指空间固定点的波矢量E 的端点在2π/w 时间内的轨迹，对于电磁波是指电磁波中的电场矢量的端点轨迹如果等离子体中的电子与均匀的粒子本底有个位移，将会建立电场，它将把电子拉回到原来的位置。
由于惯性，电子将冲过平衡位置，并以特征频率围绕它们的平衡轴振荡。
这个特征频率被认为是等离子体频率(plasma frequency)。
非磁化等离子体中的静电波 假定：（1）不存在磁场；B=0；（2）不存在热运动（kT=0）；（3）离子以均匀分布固定在空间中；（4）等离子体的大小为无限大。
（5）电子只在x 方向运动。
因此，不存在涨落磁场，这是一种静电振荡。
得到等离子体的振荡频率是 该频率称之为电子静电振荡或者朗缪尔振荡。
这个频率取决于等离子体的密度，它是等离子体的基本参量之一。
因为m 很小，等离子体频率通常是很高的。
上式告诉我们，发生等离子体振荡时，必定有一个只取决于n 的频率。
尤其，ω与k 无关，所以，群速度d ω/dk 为零。
2/1020⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=e pe m e n εω注意以下几点：在某种程度上，这种振荡很难被认为是一种“正常”的波，因为它不传播能量或信息（在冷等离子体极限的条件下）。
朗谬尔波：存在热运动（KT>0） 热运动能引起等离子体振荡传播的效应。
以热速度流入等离子体临近层的电子，将携带出现在振荡区域的信息。
于是，这种等离子体振荡可以正当地称作等离子体波－也称为空间电荷波。
需要加上状态方程：利用绝热条件 假定碰撞频率远小于扰动频率，则在波的传播方向上可以看成是一维问题γ=3 朗缪尔波的色散关系 1、在长波近似条件下说明群速度远小于电子的热速度。
2、当波的频率增加到电子振荡频率的2倍时候，即：非长波近似，进入短波区域 波的相速度与电子的热速度很相近，结果，波与粒子发生强烈的相互作用，这时，流体理论已经不能处理这类问题，需要等离子体动力学来处理,短波朗缪尔波是强阻尼的。
3、一般情况频率与k 有关，群速度是有限的。
在大的k 值（小入值）时，信息近似以热速度传播。
在小的k 值（大入值）时，尽管Vp 大于Vth ，信息以远慢于Vth 的速度传播。
这是因为在大入时密度梯度小，热运动几乎不携带净动量 const n p e e =-γ()2N N γ=+22223 2p th k v ωω=+……（4.4.4）22e th KT v m ≡12200 p n e m ωε⎛⎫= ⎪⎝⎭……（4.3.14）1<<>>D th k kλυω或者、2/122)31(D pe k λωω+±=当 时候， 朗缪尔波才能传播，群速为： pe ωω>th D g k dk d υλωυ)(23==有： 22thk νω≈朗缪尔波的传播频率宽度： pe ωω≈∆k p ωυ=相速度： dkd g ωυ=群速度： 223th g k dk d υωωυ==进入到邻近层中。
离子声波前面在讨论朗缪尔波（电子波），认为离子的质量无穷大，离子是不移动的，这样所获得的是不包括离子效应的高频波（电子波）。
实际上离子的质量是有限的，所以，离子对等离子体中的波必然有贡献。
由于离子移动比较慢，因此离子将对等离子体中的低频波产生影响。
离子与高频波之间几乎没有什么作用。
因此，我们这一节主要考虑低频波。
由于电子的质量很小，无论是高频或者是低频都会影响到它的运动。
因此在描述低频波的时候，方程中必须包含离子和电子项。
等离子体中的低频波就是声波。
在中性气体中的声振荡以热动压力为恢复力，声速与粒子热运动速度同数量级。
无碰撞时，普通声波不会发生。
然而由于离子的电荷仍然能够相互传播振动；声波能够经电场的媒介而发生。
然而气体温度趋于零时，声波不存在；而等离子体离子温度为零时，离子声波仍然存在。
考虑到对于低频波，电子的压缩过程是等温的，取γ＝1，这时离子声速为中性气体中声波速度然而气体温度趋于零时，声波不存在；而等离子体离子温度为零时，考虑到对于低频波，电子的压缩过程是等温的，取γ＝1，这时离子声速为事实上，驱动离子声波由两种力：离子的热压力和电荷分离的静电力。
当等离子体离子受到低频扰动而形成稠密和稀疏的区域时，一方面由于离子的热运动使离子扩散，这对应于Vs 式的第二项，这一项与中性气体驱动力是类似的。
另一方面，离子的过剩区域产生电场，这个电场受到周围电子的屏蔽，然而这个屏蔽效应是不完全的，还有量级为Te/e 的电势泄漏出来，这对应于第一项。
这个电场作用在离子上使离子由稠密区向稀疏区运动。
离子静电波离子静电波的一般色散关系。
一般的试验条件下，德拜长度非常小，所以对于波长远大于德拜长度的低频波，等离子体近似是正确的 朗缪尔波或者电子静电波的色散关系 离子声波的色散关系 ie e i i i s m T m T γγυ+=定义离子的声速：在推导上面色散关系上时，我们作了近似处理: (:;111有限却允许E n n e i ≈222s k υω=2/1⎪⎭⎫ ⎝⎛=M KT C s γM T e s =υ可见等离子体近似11e i n n ≈222)/2(λπλλD D k =引起了 量级的误差 222223the pe k υωω+=e e the m T 22=υ22222thi i pi k υγωω+=ii thi m T 22=υ朗缪尔波基本上是恒频的. 存在大的k值时变成恒速的离子声波基本上是恒速的. 存在大的k值时变成恒频的4、什么条件下可以把带电粒子在磁场中的轨道运动分成回旋运动和导心运动？环形磁约束装置中为什么要用螺旋磁场位形？答：带电粒子在给定的电磁场中的运动，不考虑带电粒子运动对场的反作用以及带电粒子间的相互作用（即单粒子轨道运动）条件下可以分成回旋运动和导心运动简单的环形磁场不能有效的约束带电粒子，因为其磁力线是一个简单的圆环，带电粒子沿磁力线运动时漂移的方向处处相同，最终粒子都离开中心区域而跑到管壁了。
如果把简单圆环磁场改成非圆环磁场，在原来的沿大环方向的圆环磁场B上叠加一个沿小环方向的磁场0B,它们合成的磁场就是一个闭合的非圆环形磁场。
带电粒子沿磁力线运动时，相对于螺线管中心轴而言，它的位置和方位都在不断改变。
这样，粒子在磁力线上的不同位置，相对于中心轴而言，其漂移方向不一样，有时背向中心而去，有时又趋向中心轴。
在垂直中心轴的某一截面来看，粒子只是在中心附近运动，而不是定向漂向管壁。
在环形系统中，磁力线沿大环延伸又绕小环中心轴转动，并且在转一周不闭合的性质叫磁力线的旋转变换1、什么是等离子体？它和气体与固体有什么相同和不同之处？答：等离子体是由非缚束的带电粒子组成的多粒子体系。
等离子是和固体液体气体同一层次的物质存在形式，它是由大量带电粒子组成的有宏观空间尺度和时间尺度的体系。
相同之处:1.都是同一层次的物质存在形式。
2.都是由大量的粒子组成。
不同之处：固体气体为中性粒子，固体中的粒子大部分是缚束粒子不能自由运动（导体中的自由电子例外），气体中的粒子可以自由运动但是为中性，而等离子体中粒子为非缚束的带电粒子。
5、在托卡马克等离子体中粒子轨道分为那两大类？给出他们的原因。
答：在托卡马克等离子体中粒子轨道可以分为飞行轨道和香蕉轨道两大类。
在托卡马克型磁场位形中，由于磁力线的转动变换，对于一条磁力线，有的部分处在大环的外侧，有的部分处在大环的内侧，所以磁力线所经过的区域，有的地方磁场强，而有的地方磁场弱，因此在某种程度上，存在着磁镜场结构，磁场的这一特点使得粒子轨道分为飞行轨道和香蕉轨道两大类。
飞行轨道形成的成因：粒子的平行速度很大，能够通过磁镜的强磁场区而不被反射回来。
香蕉轨道形成的成因：粒子的平行速度不够大，不能够通过磁镜的强磁场区，只能沿磁力线在两个强磁场区域构成的局部磁镜间来回运动，其引导中心轨道在截面上的投影呈现香蕉形。
8、在均匀等离子体中平行于磁场方向上，有哪些本征电磁波？给出他们各自的磁场方向、传播方向及扰动电场方向的示意图，并画出他们的色散关系图（频率-波矢图）。
答：左旋圆偏振波、右旋圆偏振波（低频分支为电子回旋波）和哨音波。
详见P286-291页。
9、为什么要在托卡马克等离子体中注入射频波（起什么作用）？主要的射频波有那三类？给出他们的频率范围。
答：在等离子体中注入射频波的作用是给等离子体加热和驱动等离子体电流，此外还可以驱动等离子体转动。
主要的射频波有离子回旋波、低混杂波和电子回旋波。
其频率范围如下：电子回旋波ECRH 100-200GHz 主要给电子加热低混杂波LH 1-8GHz 同时对电子和离子加热离子回旋波ICRH 30-120MHz 主要对离子加速 10、碰撞指的是粒子间怎样的相互作用？什么是弹性碰撞和非弹性碰撞？它们会引起什么样的等离子体现象？答：在等离子体中，带电粒子的碰撞是指粒子间的短程库仑力作用引起粒子的运动状态的改变。
弹性碰撞在碰撞后不改变粒子的种类和内部能量状态，粒子体系的动量和能量守恒，碰撞改变量只是相碰粒子各自的动量和能量。