Дебаївський радіус екранування - фізична енциклопедія

Дебаєвсьного радіус екранування - характерний просторовий масштаб в плазмі. електролітах або напівпровідниках, на к-ром екранується поле заряджу. частинки за рахунок накопичується навколо неї хмари зарядів протилежного знака. Д. р. е. вперше був введений в 1923 П. Дебаєм (P. Debye) в розвиненою їм теорії сильних електролітів. З урахуванням екранування електричні. потенціал, створюваний навколо заряджу. частинок із зарядом Ze (е - заряд електрона, Z - атомний номер) на відстані r. визначається співвідношенням: де rD - Д. Р.Е.

Характерну величину Д. р. е. в плазмі можна оцінити слід. чином. Повне розділення зарядів в рівноважної плазмі (в к-рій темп-ри T електронів та іонів рівні) відбувається, якщо потенц. енергія взаємодії частинок по порядку величини дорівнює теплової енергії руху частинки kT / 2 в напрямку розподілу. При зміщенні шару електронів щільності п щодо іонів на величину r потенц. енергія взаємодії. Прирівнюючи її теплової енергії частинки, отримаємо оцінку величини відстані r. на к-ром можливо поділ зарядів в рівноважної плазмі; це і є Д. р. е. . Величина Д. р. е. залежить від властивостей середовища: концентрації заряджу. частинок, їх маси, величини заряду і швидкості. Д. р. е. малий у порівнянні з просторовими розмірами плазми, і вона в цілому є квазинейтральной. Порушення квазінейтральності можливо в шарах товщиною близько Д. р. е. Такі шари виникають, напр. в прикордонних областях при контакті плазми з твердим тілом. Отрицат. потенціал в таких шарах перешкоджає відходу електронів з обсягу плазми на поверхню твердого тіла.

Якщо плазма неравновесна, то характерний масштаб області поділу зарядів може істотно перевищувати Д. р. е. Напр. в хвилях просторового заряду (див. ленгмюровских хвилі) поділ зарядів відбувається на розмірах, порівнянних з довжиною хвилі, к-раю може бути більше Д. р. е. У плазмі з струмом можливо таке просторове розділення зарядів (т. Н. Подвійний електричний шар), характерний розмір догрого може досягати десятків Д. р. е.

Д. р. н.е.- макс. прицільний параметр. на к-ром відбувається кулонівської взаємодії при парних зіткненнях заряджу. частинок в плазмі. T. к. Внаслідок дебаєвської екранування електричні. поле кулонівського взаємодії на відстанях убуває експоненціально, то в тих випадках, коли заряджу. частка має прицільний параметр більше rD. фактично ніякого розсіювання при зіткненнях заряджу. часток не відбувається. На відстанях, великих в порівнянні з Д. р. е. взаємодія носить колективний характер, т. е. здійснюється через самоузгоджені електричні. і магн. поля, створювані ансамблем заряджу. частинок. Для того, щоб така взаємодія була ефективним, необхідно, щоб число часток в дебаєвської сфері (т. Н. Параметр ідеальності) було істотно більше одиниці: g1. Таку плазму називають ідеальною. Якщо g1, то в такій плазмі пор. енергія кулонівської взаємодії сусідніх заряджу. частинок порівнянна або навіть більше їх кинетич. енергії теплового руху. Ур-ня стану такої плазми дуже складно (див. Неидеальная плазма).

У напівпровідниках пропорційний пор. енергії теплових коливань решітки і обернено пропорційний щільності носіїв струму, к-раю збільшується при зростанні темп-ри.

Літ .: Франк-Каменецький Д. А. Лекції з фізики плазми, 2 видавництва. M. 1968; Спітцер Л. Фізика повністю іонізованого газу, [пер. з англ.], M. 1965; Кроля H. Трайвелпіс А. Основи фізики плазми, пров. з англ. M. 1975; Арцимович Л. А. Сагдеев P. 3. Фізика плазми для фізиків, M. +1979.

Схожі статті