Plasma

Plasma gazoasa – gaz în care macar o parte a atomilor si moleculelor se afla în stare ionizata. Cauzile ionizarii pot fi: temperaturi, înalte ciocnirile electronice (la descarcarile în gaze), radiatile electromagnetice s.a. Cea mai importanta caracteristica a plasmei este proprietatea ei de a fi cvazineutra, adica în orice punct al spatiului pe care-l ocupa ea, sarcina spatiala pozitiva este compensata (sau aproape compensata) de sarcina spatiala negativa. Aceasta proprietate a plasmei este o consecinta a faptului, ca în jurul oricarei sarcini e se grupeaza particulele încarcate, dar de semn opus, astfel, încît potentialul culonian Æ egal e/r. exp(- r/D), unde D este raza de ecranare Debai, care depinde de densatea sarcinii si temperaturii particulelor, iar r – distanta dintre sarcina negativa e si punctul dat din spatiu. Daca dimensiunile liniare sînt cu mult mai mari decît D, atunci sistemul îsi mentine starea cvazineutra si în acest caz gazul ionizat poate fi numit plasma.

Plasma gazoasa poseda o serie de particularitati specifice (conductibilitate electrica si plastitate mare, interactiuni puternice cu cîmpurile electromagnetice exterioare s.a), ceea ce permite dea o considera stare deosebita («a patra» stare de agregare) a substantei. Plasma se întîlneste destul de des în conditii naturale si de laborator. Orice flacara, explozie, fulger, comprimare si dilatare brusca este însotita de gaze ionizate. Plasma apare si la trecerea unui curent electric prin gaze (lampa cu lumina de zi, gazotron, s.a). straturile superioare ale atmosferei terestre (ionosfera), ionizate de radiatiile solare, deasemenea contin Plasma. Stelele fierbinti si unii nori interstelari, care au temperaturi înalte, sînt formate din Plasma complect ionizata.

Daca toate componentele Plasmei au aceeasi temperatura, atunci ea se numeste Plasma izotermica (de ex. Plasma din atmosfera stelelor). Într-o astfel de plasma toate procesele de schimb de energie (ionizare, recombinare, radiatie, absorbtie s.a) sînt procese echilibrate. Ca exemplu de plasma neizotermica poate servi plasma care apare la descarcarile în gaze, unde temperatura electronilor este cu mult mai mare decît temperatura ionilor. Odata cu oscilatiile acustice obisnuite ale densitatii substantei în plasma pot avea loc oscilatii ale densitatii sarcinilor:

a) oscilarea electronilor fata de ionii grei cu frecventa Ée apropiata ca valoare de frecventa

Lengmiur ÉL ~ Ée ~ 4À * eNe , unde m este masa electronului, iar Ne –

densitatea electronilor (pentru diferite tipuri de plasme. ÉL se afla în limitile 10 la puterea a 5 – 10 la puterea a 15 ht);

b) oscilatii ale ionilor (unde sonore ionice) cu frecvente mai mici decît ÉL (10² - 10 la puterea a 7 ht). Din cauza rotatiei Larmor a ionilor si electronilor în prezenta unui cîmp magnetic în plasma este posibila aparitia undelor elicoidale de înalta fregventa (heliconi), undelor Alfven si magnetosonor, undelor ciclotronice s.a. Cîmpul magnetic exterior poate izola plasma de mediul înconjurator. Plasma poate fi înlaturata de la perretii unui vas prin contactarea ei într-o coloana îngusta sub actiunea cîmpului magnetic propriu al curentului (efectul Pinci). Însa izolarea magnetica a plasmei, care are o mare importanta la rezolvarea unor probleme de sinteza termonucleara dirijata, prezinta dificultati din cauza instabilitatii ei în cîmpul magnetic.

În tehnica plasma se foloseste ca substanta de lucru la motoarele reactive cu plasma, pentru transformarea directa a energiei termice în energie electrica s.a.

Plasma a corpurilor solide – sistem de purtatori de sarcina (electroni si goluri) în corpurile solide. Se deosebesc: plasma electronica (în metale) si plasma electron-gol (în semiconductoare si semimetale). Deoarece reteaua cristalina nu se include în notiunea de «plasma» a corpurilor solide, apoi, spre deosebire de plasma gazoasa, plasma corpurilor solide poate sa nu fie cvazineutra. Pentru plasma gazoasa si plasma corpurilor solide este comuna prezenta în ele a excitatiilor colective – oscilatiile plasmei. În plasma electronica aceste oscilatii au loc cu frecventa Lengmiur ÉL (pentru metale ÉL ~10 la puterea a 15 ht). Oscilatiile plasmei excita unde electromagnetice longitudinale (care nu au analog în vid). Permitivitatea plasmei electromagnetice µ(É)= -1- ÉL² . Unda electromagnetica cu frecventa É‹ ÉL este