Научно-исследовательская работа по физике на тему Плазма - четвертое состояние вещества. Класс 10

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ:
 Te - температура электронов
 ne - концентрация электронов
 НИР – научно-исследовательская работа
 ТЯС — термоядерный синтез;
 ЭМП — электромагнитное поле;
 λD — дебаевская длина;
 ωp — плазменная частота.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Плазма является одним из самых распространенных состояний вещества, но в школьной программе её изучению посвящается недостаточно времени. Изучение плазмы необходимо для понимания процессов астрофизики, энергетики, например такого явления как термоядерный синтез, а также современных технологий. [1].
Цель работы - изучение физических свойств плазмы, способы ее образования и методы ее использования в современной науке и технике.
Данная НИР рассматривает плазму как уникальное состояние вещества, которому уделяют особое значение в физике.
Задачи:
• изучить литературу и дать определение плазмы. Описать её основные характеристики;
• изучить основные методы диагностики плазмы;
• изучить способы образования плазмы и ее основные характеристики;
• классифицировать виды плазмы;
• изучить виды источников плазмы
• привести примеры применения плазмы в науке и технике;
• проанализировать перспективы развития плазменных технологий.
Объект исследования: плазма.
Методы исследования:
• теоретический анализ литературы;
• сравнительный анализ данных;
Результаты:
• проанализированы сведения о физических свойствах плазмы;
• классифицированы плазменные состояния;
1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЛАЗМЫ
Плазма – это вещество, которая характеризуется высокой электропроводностью и взаимодействует с магнитными полями.
В следствии высокой концентрации заряженных частиц, в плазме осуществляется распространение различных типов волн, таких как ленгмюровские и ионно-звуковые волны [3].
Параметры плазмы определяют различными способами. К основным диагностическим методам относятся спектроскопия, зондовые измерения и лазерная интерферометрия. С помощью спектроскопии определяют компоненты плазмы, их температуру и концентрацию. Эти параметры определяют посредством анализа спектра излучения. Методом зонда Ленгмюра измеряют плотность и температуры плазмы путем анализа вольтамперной характеристики зонда. Для измерения интегральной плотности электронов вдоль луча применяют лазерную интерферометрию, то есть интерференцию лазерных лучей, проходящих через плазму [4].
Образование плазмы происходит в результате нагревания газа до высоких температур или при действии сильного электромагнитного поля, в результате чего происходит ионизация атомов.
Основные характеристики плазмы:
• квазинейтральность: ∑qi≈0;
• коллективное взаимодействие частиц через электромагнитные поля;
• высокая электропроводность.
Условие существования плазмы:
λD≪L, где L — характерный размер системы, а λD дебаевская длина, — расстояние, на которое распространяется действие электрического поля отдельного заряда в плазме.