人类能创造自己的太阳吗?

 除固体、液体、气体外,物质还有第四种形态.这是一般人所不知道的“等离子体”.等离子体是一种什么东西呢?我们知道,在加热物体时,随着物体内部的粒子不断获得越来越多的动能,物质结构便会逐步遭到破坏:固体变成     

物质的形态

 一、导言
我们生活在一个丰富多彩的物质世界中,对物质现象的理解是物理学的根本目的。传统的物质状态指的是气体、液体和固体三种状态,因为人类,当然包括所有的生命,发生的基本前提是水的存在,水的三态早为人类所熟悉。大致说来,传统的固液气三态是依据物质中分子(对一些物质来说是原子)之间空间关系的不同来划分的。固体中的分子之间有固定的空间关系,固体有维持其体积和形状的能力;液体中的分子有一定的短程序,液体有固定的体积,却不能保持其形状; 气体分子间作用力很弱,气体总是充满空间。换个角度思考,传统物质可以根据其中组成单元之间的特征距离x_ij同距离的变化δ_ij 之间的比较来定义。对于气体, 不管分子间距多大,分子的活动空间由限制它的容器的尺寸L 决定,δ_ij≡L;对于固体,则有δ_ij～0,这也是研究固体的力学性质时可以当作弹性体处理的原因。物质第四态等离子体,虽然在自然界中大量存在,如太阳的一些部分、闪电引起的气体放电等,但人们并不知道。人类最早认识到的等离子体是在实验室人工实现的。其实,物质的形态远比这所谓的四态要复杂,宇宙形成初期的物质状态：一些星体内部的物质,烟、雾、泡沫与泥沙等胶体物质,反物质与暗物质等,都无法纳入固液气加等离子体式的物质状态划分,更不用说生命这种能够自修复、自复制的神奇物质体系。本文拟就物质的形态作一个尽可能全面的,因而难免是浮光掠影式的介绍,希望能带给读者关于物质形态的一个粗略轮廓,激发起读者研究物质形态的兴趣。物质世界比我们能想象的要复杂得多,有趣得多,认识物质的形态和形态间的转变为物理学的研究和学习提供了一个非常自然的角度。     

航天技术中的等离子体

 等离子体是继固体、液体、气体之后物质的第四种形态。在这种物态中,存在一定数量的自由带电粒子,带电粒子间以及它们与电磁场的长程电磁相互作用使得等离子体有别于其他物质形态。等离子体的最常见形式是电离气体,能使气体电离的机制则是多种多样的。     

对"等离子体"名称的质疑

Plasma一词目前译作“等离子体”，根据《物理学词典》（等离子体物理分册）（1985年，科学出版社）所述：“一般来说，等离子体概念可作如下定义：它是由大量的接近于自由运动的带电粒子所组成的体系，在整体上是准中性的，粒子的运动主要由粒子间电磁相互作用所决定，由于这是长程的相互作用。因而使它显示出集体行为（例如各种振荡与波、不稳定性等）”．对于这样一种物质状态，当时为什么要称为“等离子体”，笔者实在不明白．这种由大量带电粒子组成的体系，既含有大量离子。也含有大量电子，整体上是准中性的，为什么在汉译时要突出“离子”呢？     

封面说明

Plasma一词目前译作“等离子体”，根据《物理学词典》（等离子体物理分册）（1985年，科学出版社）所述：“一般来说，等离子体概念可作如下定义：它是由大量的接近于自由运动的带电粒子所组成的体系，在整体上是准中性的，粒子的运动主要由粒子间电磁相互作用所决定，由于这是长程的相互作用。因而使它显示出集体行为（例如各种振荡与波、不稳定性等）”．对于这样一种物质状态，当时为什么要称为“等离子体”，笔者实在不明白．这种由大量带电粒子组成的体系，既含有大量离子。也含有大量电子，整体上是准中性的，为什么在汉译时要突出“离子”呢？     

微重力环境下的复杂等离子体实验

 人们日常生活中常见的物质形态有三种:包括固态,例如冰块;液态,例如水;气态,例如空气和水蒸气。等离子体是除此之外的第四种物质形态。等离子体其实和人们的生活息息相关,最常见的莫过于用于照明的荧光管中的辉光了。等离子体作为除固体、液体和气体之外的第四种基本的物质相态,更多地存在于宇宙空间中。     

低温等离子体中材料表面性能的改变

在低温等离子体的特殊状态下,等离子体中的电子、离子、中性粒子和光子与材料表面相互作用,在材料表面发生复杂的物理过程和化学反应,使材料表面的结构、成分和性能发生变化,这就是等离子体中材料表面性能的改变或称改性.这种改性方法可适用于金属、半导体、天然高分子和人工合成高分子以及复合材料. 低温等离子体一般指的是电子温度在十个电子伏(或十万度)以下的等离子体.它由带电粒子、中性粒子和光子组成.带正电粒子与带负电粒子的总电荷量相等,因而总体上是电中性的.在等离子体中存在着电子碰撞激发和退激发,光激发和自发辐射衰变,电子…     

等离子体及其应用

 1879年英国的克鲁克斯首次采用了“物质第四态”这一名词对气体放电管中的电离气体进行了描述。1928年美国的朗缪尔正式引入了“等离子体”的概念,于是等离子体物理学开始问世。今天,等离子体的严格定义应该理解为“是由大量自由电子或负离子和正离子,也可能还有一些中性的原子和分子所组成的、在整体上表现为电中性的宏观体系。”根据物质结构的理论,原子、分子或分子团相互以不同的键力相结合,构成物质不同的形态。固体内粒子间的结合力较强,形成晶格。当粒子的平均动能大于晶格中粒子的结合能时,固体则转变为液体。液体内粒子间结合力较弱。     

一种薄膜中颗粒自动分层的新机制

正一般制备固体表面上薄膜的方法是在固体表面涂抹一层含有固态胶体颗粒的液体膜,然后令液体蒸发而成。染料和墨水就是由悬浮在液体中的小颗粒构成的典型胶体。当液体蒸发时,这些颗粒融合在一起形成薄膜。研究人员从理论和实验两方面展示新的结果:如果颗粒尺寸足够大,两种不同尺寸的颗粒会在干燥过程中分层。较小颗粒形成的层位于大颗粒层的上方。这种分层方式     

等离子体隐形技术及其在军事上的应用－物理学与军事科技之二

目前,一种新概念隐形技术--等离子体隐形术正在秘密研制开发中.这种等离子体隐形术,是利用等离子体来规避探测系统的一种新技术.等离子体是广泛存在于自然界中的一种电中性的电离气体.它是继物质存在的固体、液体、气体三种形态之后出现的第四种物质形态,具有数密度近似相等的自由电子和正离子.其产生和运动主要受电磁场力的作用与支配,对电磁波的传播有很大的影响.     

生机勃勃的凝聚态物理

 通常,物质具有固态、液态、气态和等离子态四种形态。而凝聚态是指固体、液体,以及介于固体和液体之间(如液晶、聚合物、分子膜、凝胶等)形态的总称。凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子(如原子、分子、离子、电子)之间相互作用与运动的规律并从而阐明其性能和用途的科学。它涉及金属、半导体、超导体、磁性物质、晶体、电介质等等,是物理学中门类繁多、内容丰富、发展迅速、应用广泛的一个分支学科,已成为当今物理学异常活跃的领域。     

近代物理讲座第五讲 等离子体物理与受控热核反应简介

一、什么是等离子体1.等离子体是物质的第四态 随着温度的升高,一般物质可经历固态、液态和气态,统称物质三态.在很高温度下,中性的分子和原子将离解和离化,变成电子和离子,物质进入一种新的状态——等离子体态.因此,等离子体可称为物质的第四态. 如上所述,等离子体就是由电子和离子组成的混合物(在未完全电离的等离子体中,还可包括一部分中性的原子和分子).电子和离子分别带负、正电荷,但是它们的电荷总量是相等的,因此从总体来看,等离子体还是呈电中性的.需要指出,并非所有包含电子、离子的气体都能称为等离子体,这里有一个量的要求,称为…     

颗粒物质(上)

颗粒物质是地球上存在最多、最为人们所熟悉的物质类型之一．大量颗粒组成的离散态物质体系具有特别的性质和运动规律．颗粒物质表现出许多不同于固、液、气物质的奇特现象和独特的运动规律．由于对颗粒物质运动规律的理解具有重要科学意义和应用背景，近十年来颗粒物质研究逐步成为物理学研究中的一个活跃领域．文章综述了颗粒物质的一些主要特性，如颗粒物质的静态性质、振动行为、流动特性等，其中也包括文章作者的一些新近研究结果．限于篇幅，文章分为上、下两部分发表．第一部分在对颗粒物质作一般介绍后讨论颗粒物质的静态特性，第二部分则主要讨论颗粒物质振动时的行为和流动性质．     

层流中固体颗粒运动方程的初值问题和稳定性分析

层流中固体颗粒运动方程的初值问题解的存在唯一性表明悬浮颗粒在圆管层流人口段剪切区中的运动，由进入该区的颗粒初始状态（初始位置和初始速度）确定，其运动轨迹也由该初始状态唯一确定。层流中固体颗粒运动方程稳定性分析表明达到稳定状态的颗粒必定满足条件：up＝uf（∞，c），up＝0，Re（α／R）2（c／R）＜2．8728．     

静态堆积颗粒中的力链分布

颗粒物质是由众多离散颗粒组成的软凝聚态物质,涉及多个物理层次结构和机制,是多尺度问题. 首先阐述了颗粒物质多尺度力学的研究框架,指出颗粒间接触力链构成的细观尺度是核心,颗粒物质显示出的独特静态堆积特性和动态流变特性都与细观尺度力链的复杂演变规律直接相关. 围绕着定量描述力链特征这一目标,采用严格的球形颗粒Hertz法向接触理论和Mindlin-Deresiewicz切向接触理论,对重力作用下12000个球心共面的二维等径颗粒静态堆积进行了离散动力学模拟,对力链分布特征、接触力规律等做了量化分析,考察了颗粒 关键词： 颗粒物质 力链 离散模型 多尺度力学     

器壁滑动摩擦力对受振颗粒体系中冲击力倍周期分岔过程的影响

颗粒物质由离散的固体颗粒组成, 受到周期性振动时可以表现出复杂的动力学行为. 这些行为往往受众多因素的影响, 如空气阻力和器壁摩擦力等. 针对受振颗粒体系中冲击力的倍周期分岔现象, 通过抽真空或将容器底镂空消除空气阻力, 单独研究器壁滑动摩擦力的影响. 结果表明在仅有器壁摩擦力作用的情况下, 倍周期分岔过程仅受约化振动加速度的控制, 与颗粒的尺寸、颗粒层数及振动频率无关. 将器壁摩擦力处理成一个大小恒定、方向与颗粒和器壁相对速度反向的阻力, 并包含到完全非弹性蹦球模型中, 能够对所观察到的现象给出很好的解释. 通过对倍周期分岔点测量平均值的拟合, 得到器壁滑动摩擦力的大小约为颗粒总重量的10%. 关键词： 颗粒物质 器壁摩擦力 倍周期分岔 冲击力     

软物质和分数阶导数建模

相对于一般的硬物质(如金属、半导体，陶瓷等)，软物质是介于理想固体和流体之间的复杂状态物质(又称复杂流体，软凝聚态物质)，如生命物质、聚合物、液晶、土壤、胶体、薄膜、颗粒物质、多孔岩层、石油等。软物质的物理性质主要由其介观(介于宏观和微观之间)尺度的大分子或基团的结构和性质决定，现有的物理和力学理论还不能很好地解释其运动规律和行为。本研究主要包括3个方面的内容：(1)以研究软物质的宏观力学行为为研究对象的软物质力学(唯象)；(2)描述软物质的介观量子力学理论；(3)软物质介观尺度的时空结构。另一方面，统称分数阶时间导数、LeVy稳态分布、分数布朗运动、Hurst指数、I/f能谱、分形等数学方法为分数阶数学。     

吉林省查干湖水体悬浮颗粒物光谱吸收特性研究

用分光光度计法确定查干湖复杂光学特性水体悬浮颗粒物的光谱特性与吸光幅度,在室内可控实验中利用定量滤膜技术对2009年7月15日和10月12日两期水体采集样品处理获得了以藻类色素颗粒和非色素颗粒(无机沉积物,有机碎屑)两种光活性颗粒物质为主要贡献的总悬浮颗粒物吸收光谱,结果显示7月份总悬浮颗粒物光谱吸收谱形在400～42...     

五彩缤纷的物质形态

 “一尺之棰,月取其半,万世不竭。”这是2000多年前春秋时期公孙龙的著名立论。现代科学的发展,正在检验这个立论。这个物质无限可分的思想,也给近代物理学的发展提供了参考。要了解物质的微观运动,就要了解物质的微观结构层次及各层次的粒子运动。众所周知,实体物质是由分子组成,分子是由原子组成。到目前为止,化学上已发现109种元素,数千种同位素。而原子呢,在化学反应里是不能再分的颗粒,但在物理学里,却是可分的。原子是由带正电的原子核和绕核运转的带负电的若干电子所组成。     

等离子体环境非偏置固体表面带电研究

航天器与等离子体环境中的电子、离子相互作用, 表面将出现充放电效应, 对航天器产生负面影响. 表面充电电位对充放电影响至关重要. 综合考虑等离子体中粒子质量、温度及密度, 二次电子效应及非偏置固体的运动速度等因素, 基于气体动理论, 利用粒子的麦克斯韦速度分布函数理论推导得出等离子体环境中非偏置固体表面充电电位一般表达式. 分析了等离子体以及非偏置固体特殊状态下的表达式及一般状态下的表达式, 总结出不同等离子环境、不同运动状态下的表面充电规律. 关键词： 等离子体 非偏置固体 表面充电