Сохранность книги — хорошая

Plasma Scattering of Electromagnetic Radiation
John Sheffield
Culham Laboratory
UKAEA
Abingdon, Oxfordshire
England

Academic press 1975

Пер. с англ. Л. Я. Марголина и П. В. Минаева под ред. Л. Н. Пятницкого

Формат 60x90 1/16. Бумага типографская №2. Печать высокая

Книга написана известным американским специалистом по физике плазмы и посвящена в основном теории рассеяния электромагнитного излучения оптического и радиочастотного диапазонов в высокотемпературной плазме. Рассмотрены общие методы вычисления спектров рассеяния и проанализировано влияние, которое оказывают на их форму такие факторы, как соотношения различных параметров плазмы и условия наблюдения рассеянного излучения, магнитное поле, столкновения частиц, неравновесность и неустойчивости в плазме. Значительное внимание уделено описанию техники эксперимента для получения и исследования рассеянного излучения.

Книга предназначена для научных работников, а также студентов, специализирующихся в области физики и диагностики плазмы.

Рис. 99. Табл. 2. Список литературы 307 наименований.

Спектр электромагнитного излучения, рассеянного заряженной частицей, зависит от массы, заряда, положения и скорости этой частицы. Точно так же вид спектра излучения, рассеянного плазмой — совокупностью зарядов, — зависит от свойств плазмы. Выбирая для зондирования соответствующий источник излучения, можно в принципе в любой плазме измерить такие её характеристики, как плотность и температура электронов и ионов, заряд ионов, магнитное поле. Особое значение имеет то обстоятельство, что эти характеристики можно измерить, не внося, как правило, в плазму заметных возмущений. Для того чтобы выделить сигнал от рассеяния, источник излучения должен обладать высокой монохроматичностью и, вследствие того, что сечение рассеяния мало, он должен быть достаточно мощным. За последние несколько лет всё возрастающая роль рассеяния как метода диагностики плазмы в значительной степени была связана с развитием лазеров, которые удовлетворяют указанным требованиям.

В данной монографии я попытался последовательно и подробно изложить результаты как теории, так и эксперимента по рассеянию. Мои усилия были направлены на получение формул, пригодных для количественных расчётов, в которых единицы измерений были бы определены явно и не содержали никаких скрытых коэффициентов вроде 4π и с.

Основное внимание в книге уделяется лабораторной высокотемпературной плазме, поскольку я работаю именно в этой области. Для иллюстрации применения метода рассеяния в книге описан ряд важных лабораторных экспериментов, выполненных в течение последнего десятилетия. Метод рассеяния стал одним из основных средств исследования в руках специалистов по физике плазмы, и чтобы помочь тем читателям, которые не являются специалистами по спектрометрии, один из разделов книги посвящён описанию дисперсионных приборов, обычно используемых в методе рассеяния.

Книгу можно рассматривать как введение и справочное пособие для студентов университетов и научных работников. Надеюсь, что в ней читатели найдут ответы на интересующие их вопросы.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предисловие	5

Г л а в а 1. Введение	7

§ 1.1. Введение	7
§ 1.2. Плазма	9
§ 1.3. Системы единиц	13
§ 1.4. Характерные длина и время в плазме	14
§ 1.5. Рассеяние электромагнитного излучения плазмой	15
§ 1.6. Излучение движущегося заряда	16
§ 1.7. Ускорение заряженной частицы в поле электромагнитной волны	19
§ 1.8. Ограничения теории, принятые в книге	23

Г л а в а 2. Спектр рассеянного излучения	28

§ 2.1. Функция спектральной плотности S(k, ω)	28
§ 2.2. Кинетические уравнения для плазмы	30
§ 2.3. Функция спектральной плотности в случае низкотемпературной
плазмы	34
§ 2.4. Функция спектральной плотности в случае высокотемпературной
плазмы	39
§ 2.5. Преобразования Фурье-Лапласа S(k, ω) и столкновения	41

Г л а в а 3. Некогерентное рассеяние. Случай низкотемпературной
плазмы	42

§ 3.1. Введение	42
§ 3.2. Рассеяние изолированным электроном	43
§ 3.3. Некогерентное рассеяние в плазме при отсутствии магнитного
поля	46
§ 3.4. Некогерентное рассеяние в плазме, находящейся
в термодинамическом равновесии	49
§ 3.5. Некогерентное рассеяние в магнитоактивной плазме	52
§ 3.6. Некоторые особенности спектора некогеренного рассеяния
магнитоактивной плазмы	56
§ 3.7. Определение направления магнитного поля в плазме	59

Г л а в а 4. Экспериментальные ограничения метода диагностики
по рассеянию	64

§ 4.1. Введение	64
§ 4.2. Выбор источника (λ_i, Δλ_i)	65
§ 4.3. Выбор угла рассеяния (θ, Δθ)	67
§ 4.4. Отношение сигнала к шуму S/N	71
§ 4.5. Отношение мощности рассеянного излучения к мощности
тормозного излучения	74
§ 4.6. Воздействие зондирующей волны на плазму	80

Г л а в а 5. Оптические системы	85

§ 5.1. Введение	85
§ 5.2. Общие свойства спектрометров: аппаратная функция	86
§ 5.3. Дифракционный спектрометр. Теория	88
§ 5.4. Спектрометр с отражающей решёткой. Диссекторы изображения.
Применение	91
§ 5.5. Теория интерферометра Фабри-Перо	94
§ 5.6. Спектрометр Фабри-Перо. Диссекторы изображения. Применение	97
§ 5.7. Фильтры и градуировка установки	101
§ 5.8. Детекторы	104
§ 5.9. Примеры	108

Г л а в а 6. Спектры рассеяния низкотемпературной плазмы: теория	112

§ 6.1. Введение	112
§ 6.2. Получение n_e(k, ω) для B = 0, ν = 0	114
§ 6.3. Функция спектральной плотности S(k, ω) для
бесстолкновительной плазмы	118
§ 6.4. Влияния начальных условий	120
§ 6.5. Функция S(k, ω) для столкновительной плазмы, B = 0	122
§ 6.6. Функция S(k, ω), полученная из флуктуационно-диссипационной
теоремы	127

Г л а в а 7. Рассеяние излучения низкотемпературной стационарной
*плазмой, B = 0: эксперимент*	128

§ 7.1. Введение	128
§ 7.2. Функция S(k, ω) для максвелловского распределения частиц	129
§ 7.3. S(k, ω), Т_е/Т_i ≅ 1. Приближение Солпитера	132
§ 7.4. Электронные колебания на плазменной частоте	135
§ 7.5. Ионно-звуковые колебания	140
§ 7.6. Относительный дрейф электронов и ионов	143
§ 7.7. Спектр некогерентного рассеяния для столкновительной плазмы	151
§ 7.8. Полное сечение рассеяния S_t(k)	153

Г л а в а 8. Рассеяние в магнитоактивной плазме	158

§ 8.1. Введение	158
§ 8.2. Вычисление функции спектральной плотности S(k, ω)	161
§ 8.3. Функция спектральной плотности S(k, ω) в случае
максвелловского распределения частиц по скоростям	164
§ 8.4. Столкновительная магнитоактивная плазма	166
§ 8.5. Поперечные типы колебаний	168
§ 8.6. Свойства спектров рассеяния магнитоактивной плазмы	170
§ 8.7. Интегральное сечение рассеяния S_t(k)	173
§ 8.8. Высокочастотный спектр	176
§ 8.9. Низкочастотный спектр	182

Г л а в а 9. Рассеяние в высокотемпературной плазме	185

§ 9.1. Введение	185
§ 9.2. Эффект конечного времени пребывания	187
§ 9.3. Функция S(k, ω) для высокотемпературной плазмы, B = 0	190
§ 9.4. Спектр некогерентного рассеяния, B = 0	193
§ 9.5, Разложение векторов, характеризующих рассеяние и эффект
конечного времени пребывания для случая магнитоактивной плазмы	197
§ 9.6. Функция S(k, ω) для магнитоактивной высокотемпературной плазмы	200

Г л а в а 10. Рассеяние в неустойчивой плазме	204

§ 10.1. Введение	204
§ 10.2. Теория микроскопической неустойчивости	207
§ 10.3. Рассеяние в плазме, находящейся на границе устойчивости	212
§ 10.4. Рассеяние в плазме при слабо выраженной неустойчивости	216
§ 10.5. Рассеяние на микротурбулентностях во фронте ударной волны	219

Приложения	226

П р и л о ж е н и е А1. Математические методы	226

§ А1.1. Комплексные переменные и интегралы в комплексной плоскости	226
§ А1.2. Преобразование Фурье	231
§ А1.3. Преобразование Лапласа	234
§ А1.4. Устойчивость продольных плазменных колебаний	236
§ А1.5. Полное сечение рассеяния для устойчивой плазмы	238

П р и л о ж е н и е А2. Кинетическая теория плазмы	239

§ А2.1. Введение	239
§ А2.2. Характерные длины и времена в плазме	240
§ А2.3. Уравнение Больцмана	242
§ А2.4. Некоторые комментарии по поводу интеграла столкновений	244
§ А2.5. Рассеяние электромагнитного излучения в плазме	246
§ А2.6. Иерархия уравнений ББГКИ	249
§ А2.7. Иерархия уравнений Климонтовича	251
§ А2.8. Устойчивая, однородная, квазистационарная плазма	254

П р и л о ж е н и е АЗ. Обзор работ по рассеянию излучения
в плазме	259

§ А3.1. Введение	259
§ АЗ.2. Рассеяние в ионосфере	259
§ АЗ.З. Рассеяние в лабораторной плазме с λ_i ≅ L и ω_i ≅ ω_pe	260
§ АЗ.4. Рассеяние в плазме, находящейся в состоянии, близком
к равновесному (B = 0, ν = 0, λ_i ≪ L, ω_i ≫ ω_pe)	261
§ АЗ.5. Рассеяние в магнитоактивной плазме, в состоянии, близком
к равновесному	262
§ АЗ.6. Влияние соударений	263
§ АЗ.7. Высокотемпературная плазма и релятивистские эффекты	264
§ АЗ.8. Интегральное сечение рассеяния	264
§ АЗ.9. Нестабильная и турбулентная плазма	264
§ А3.10. Поглощение зондирующего излучения и рассеяние
на искусственных флуктуациях	265

П р и л о ж е н и е А4. Физические константы и формулы	266

Соотношения между единицами	266
Формулы	267
Обозначения	268
Индексы	268
Формулы для рассеянного излучения	268

Список литературы	269

Книги на ту же тему

Труды ФИАН; Т. 203. Рентгеновская диагностика лазерной термоядерной плазмы, Склизков Г. В., ред., 1990
Микроволновая диагностика плазмы, Хилд М., Уортон С., 1968
Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы, Голант В. Е., 1968
Методы исследования плазмы: Спектроскопия, лазеры, зонды, Лохте-Хольтгревен В., ред., 1971
Спектроскопия плазмы с квазимонохроматическими электрическими полями, Окс Е. А., 1990
Современные методы исследования плазмы, Русанов В. Д., 1962
Диагностика плотной плазмы, Басов Н. Г., Захаренков Ю. А., Рупасов А. А., Склизков Г. В., Шиканов А. С., 1989
Спектроскопия, Бёккер Ю., 2009
Лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия, Кремерс Д., Радзиемски Л., 2009
Внутрирезонаторная лазерная диагностика плазмы, Климчицкая Г. Л., Полушкин И. Н., Свириденков Э. А., 1994
Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике, Левин М. Л., Рытов С. М., 1967
Взаимодействие лазерного излучения сверхвысокой интенсивности с плазмой, Коробкин В. В., ред., 1995
Действие мощного лазерного излучения, Рэди Д., 1974
Вопросы теории плазмы. Выпуск 12, Леонтович М. А., Кадомцев Б. Б., ред., 1982
Физика высокотемпературной плазмы, Саймон А., Томпсон У., 1972
Волны в магнитоактивной плазме, Гинзбург В. Л., Рухадзе А. А., 1970
Волны в магнитоактивной плазме. — 2-е изд., перераб., Гинзбург В. Л., Рухадзе А. А., 1975
Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках, Пожела Ю. К., 1977
Волны в анизотропной плазме, Эллис В., Буксбаум С., Берс А., 1966
Основы электродинамики плазмы: Учебник для физических специальностей университетов. — 2-е изд., перераб. и доп., Александров А. Ф., Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А., 1988
Неустойчивости и турбулентность в низкотемпературной плазме, Артёмов В. И., Левитан Ю. С., Синкевич О. А., 1994
Неравновесные и резонансные процессы в плазменной радиофизике, Ерохин Н. С., Кузелев М. В., Моисеев С. С., Рухадзе А. А., Шварцбург А. Б., 1982
Неустойчивости плазмы в магнитных ловушках, Михайловский А. Б., 1978
Квантово-статистические модели высокотемпературной плазмы и методы расчёта росселандовых пробегов и уравнений состояния, Никифоров А. Ф., Новиков В. Г., Уваров В. Б., 2000
Действие лазерного излучения на полимерные материалы: Научные основы и прикладные задачи. в 2-х книгах (комплект из 2 книг), Виноградов Б. А., Перепёлкин К. Е., Мещерякова Г. П., 2006

elapsed time 0.025 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему