热尘埃等离子体中(2+1)维尘埃声孤波的传播特征

研究了由尘埃颗粒、电子和非热离子所组成的非磁化热尘埃等离子体中(2+1)维非线性尘埃声孤波的传播特征.首先,利用约化摄动法推导得到了用来描述(2+1)维非线性尘埃声孤波的Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程,并采用行波解法进行了定性分析,从而获得了该系统的相图及Sagdeev势方程;然后,利用数学软件的数值模拟分析方法讨论了等温和绝热两种状态下,热尘埃等离子体系统中不同参数对KP方程的非线性系数、色散系数、系统相图、Sagdeev势函数及孤立波解的影响.最终,研究结果表明:等温和绝热状态下,尘埃颗粒的质量、电子和非热离子的温度、数密度及分布状态等多种系统参数对非线性尘埃声孤波的振幅、宽度及波形等传播特征均存在重要影响.     

对含有非热力学平衡离子的尘埃等离子体中孤波特性的理论研究

得到了描述由尘埃颗粒电荷变化、非热力学平衡分布的离子和Boltzmann分布的电子组成的未磁化的热尘埃等离子体中的尘埃声波的修正的KdV (mKdV) 方程. 并对诸多的尘埃等离子体参数对尘埃声孤波结构的影响进行了理论研究，结果表明，尘埃等离子体参数决定着尘埃声孤波结构，且只在这些参数特别选定的一些区域，才会出现稳定的孤波. 关键词： 非热力学平衡离子 尘埃颗粒电荷变化 尘埃声孤波     

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研究了强耦合尘埃等离子体的尘埃声波的线性色散关系和尘埃声孤波的非线性传播。考虑一个包含电子、离子、正电扰动尘埃颗粒的完全电离的三成分模型等离子体。假定其电子、离子数密度服从玻尔兹曼分布,而大质量的尘埃成分用一组经典流体方程描述,对系统方程进行线性化,得到了尘埃声波的线性色散关系,发现离子的集中参数对色散关系的影响很大。用约化摄动法对系统方程进行展开,得到了描述小振幅孤波的伯格斯方程。基于伯格斯方程研究了尘埃声孤波的基本特性,发现尘埃颗粒的强耦合效应对尘埃声孤波有很大的修正作用。该研究结果有助于理解尘埃空间等离子体中局域波的一些特性。     

强耦合尘埃等离子体中正电扰动下的尘埃声激波

研究了强耦合尘埃等离子体的尘埃声波的线性色散关系和尘埃声孤波的非线性传播。考虑一个包含电子、离子、正电扰动尘埃颗粒的完全电离的三成分模型等离子体。假定其电子、离子数密度服从玻尔兹曼分布,而大质量的尘埃成分用一组经典流体方程描述,对系统方程进行线性化,得到了尘埃声波的线性色散关系,发现离子的集中参数对色散关系的影响很大。用约化摄动法对系统方程进行展开,得到了描述小振幅孤波的伯格斯方程。基于伯格斯方程研究了尘埃声孤波的基本特性,发现尘埃颗粒的强耦合效应对尘埃声孤波有很大的修正作用。该研究结果有助于理解尘埃空间等离子体中局域波的一些特性。     

弱相对论等离子体横向扰动下的离子声孤波

在低阶近似下，得到了描述无磁场相对论热离子等离子体的KP(Kadomtsev-Petviashvilli) 方程.研究表明，相对论热离子等离子中的非线性离子声孤波在高阶横向拢动下是稳定的， 且在相对论热离子等离子体中仅存在压缩型孤波. 关键词： 离子等离子体 孤波 声波 约化摄动法     

二维热离子等离子体中离子声孤波的相互作用

通过使用推广的 Poincar-Lighthill-Kuo 摄动方法,研究了二维热离子等离子体中两个沿不同方向传播的离子声孤波的相互作用,得到了两个分别描述沿ξ和η方向传播的孤波的KdV方程以及两个孤波以任意夹角碰撞后的相移和轨道.同时还研究了离子温度比σ、热容比γ和碰撞夹角α对孤波相移的影响.研究表明,这些参量可以明显地改变孤波的相移,且在该系统中存在压缩型孤波. 关键词： 热离子等离子体 离子声孤波 Poincar-Lighthill-Kuo方法 相移     

非热离子对非均匀碰撞热尘埃等离子体中三维孤波的影响

从理论上研究了非热离子、外部磁场、碰撞对非均匀热尘埃等离子体中三维非线性尘埃声孤波的影响。运用约化摄动法得到描述三维非线性尘埃声孤波的非标准的变系数Korteweg-de Vries(KdV)方程。然后把非标准KdV方程变为标准的变系数KdV方程,并且得到了标准的变系数KdV方程的近似解析解。由此解析解可以看出,非热离子的数目、碰撞、非均匀性、波的斜向传播、尘埃颗粒和非热离子的温度对三维非线性尘埃声孤波的振幅和宽度有很大的影响。外部磁场对三维非线性尘埃声孤波的宽度有影响,而对其振幅没有影响。此外,波的相速度与非热离子、波的斜向传播、尘埃颗粒的温度和非均匀性有关。     

等离子体中非线性朗谬尔波的哈密顿描述

研究了在双离子（H^ ,O^ )成份等离子体中的非线性朗谬尔波的特性,从流体方程出发,考虑低频离子运动的完全非线性和双极势的色散,得到了描述高频电场缓变振幅与低频势扰动的耦合方程组。利用哈密顿方法,在小振幅情况下,对方程组解耦合,利用Sagdeev势方法,对孤立波的性状进行了讨论,结果表明,双离子成份等离子体中双极势的孤立子的幅度相对电子,离子等离子体的双极势孤立子的幅度要大,而相应的高频电场强度的幅度相对要小,相应的孤立子的速度传播区也较小。     

1．053μm激光在腔靶中产生的非线性过程

波长１．０５３μｍ、脉宽约１ｎｓ、能量３００～６００Ｊ激光在亚毫米的腔靶中可以产生十分丰富的非线性过程。我们直接测量了受激Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ散射、受激Ｒａｍａｎ散射：通过谐波间接测量了共振吸收、离子声衰变和双等离子体衰变。其中受激Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ散射和受激Ｒａｍａｎ散射是腔靶中的主要非线性过程，它散射掉约４０％的入射光能量。激光激发的电子等离子体波是产生超热电子的根源，产生电子等离子体波的非线性过程是受激Ｒａｍａｎ散射、双等离子体衰变、共振吸收和离子声衰变。其中受激Ｒａｍａｎ散射是激发电子等离子体波的主要过程，它产生约占入射激光能量１０％的超热电子。各非线性过程发射的光谱与激光参数和等离子体状态有密切关系，仔细测量和研究这些谱的特性可以获得等离子体温度、密度的信息。     

等离子体中Langmuir波、横波和离子声波相互作用过程的孤立子行为

我们用Zakharov方程描述等离子体中Langmuir波、横波和离子声波的非线性相互作用,通过研究系统稳态的Sagdeev势的性质,讨论了该系统中孤立子可能存在的条件;同时和体系的极小能量状态相联系,构造了体系的Liapunov泛函,研究了孤立子的Liapunov稳定性。我们所采用的方法是完全非线性的,得到的稳定性判据在横波和Langmuir波解耦情况下退化为文献[8]的结果。 关键词：     

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利用数值方法研究了双温离子、磁场、非均匀性和波的斜向传播对三维非线性尘埃声孤波振幅和宽度的影响。运用约化摄动法得到描述三维非线性尘埃声孤波的非标准变系数Korteweg-de Vries(KdV)方程。然后把非标准变系数KdV方程变为标准变系数KdV方程,并且得到了此标准变系数KdV方程的近似解析解。研究结果表明,此系统中存在着两种形式的孤波,即压缩型孤波和稀疏型孤波,外部磁场对三维非线性尘埃声孤波的宽度有影响,而对其振幅没有影响。此外,波的相速度与波的斜向传播和非均匀性有着非常紧密的联系。     

一类尘埃等离子体孤波解

研究了一类非线性尘埃等离子体孤波解.首先对无扰动情形下的孤波解作了阐述,接着用同伦映射方法,构造了一个迭代,并求出到了非线性尘埃等离子体扰动单孤波的行波解.最后得到了对应模型的单孤波的各次近似解.     

离子通道中相对论电子注的切连科夫辐射

对入射等离子体的相对论电子注(REB)在离子通道中可能产生切连科夫(Cherenkov)辐射的问题进行了论证与研究.利用线性理论分析了离子背景下的注-波互作用关系，导出了系统的色散方程与同步辐射条件.结果表明，系统的电磁不稳定性是由离子通道中TM模与电子注模通过电子注耦合所致，其微观机理是离子对电子注的聚焦.对处于运动等离子体状态下的离子-注系统进行了严格地理论分析，获得了通道内辐射波的频偏与波增长率公式，并通过数值模拟计算讨论了系统有关参数对它们的影响. 关键词： 离子通道 等离子体 切连科夫辐射     

激光偏振状态对磁化等离子体中电磁孤波的影响

强激光与等离子体之间相互作用,能够产生各种参量不稳定性过程和非线性效应。利用Karpman方法推导出横场包络所满足的非线性控制性方程,在一维情况下,获得孤波解。对孤波解进行分析,发现波包孤子的半宽反比于振幅;分析磁化等离子体中各参量对孤波半宽的影响。结果表明,在右旋圆偏振激光情况下,随着电子数密度的增大,孤波的半宽逐渐减小,而当磁场强度增大时,孤波的半宽逐渐增大;在左旋圆偏振激光情况下,随着电子数密度的增大,孤波的半宽逐渐增大,而当磁场强度增大时,孤波的半宽逐渐减小。     

Compton散射下强激光等离子体波前在固体中的传输特性

从多粒子系统量子力学理论出发,应用电子与多光子集团非弹性碰撞模型,研究了固体中形成的激光等离子体中的电子与入射光发生多光子非线性Compton散射下,散射光与入射光、电子振荡辐射波、离子的长光学横波的高频支形成的耦合等离子体波前的传输特性。结果表明,固体中激光等离子体电磁耦合声子的传播速度随磁场强度的增强、电子屏蔽作用的减弱及等离子体振荡频率的减小而变大,而散射光却使电磁耦合声子传播速度的这种增长效应降低,它随时间的增加也较缓慢地降低。     

等离子体中电子弹性散射截面及电导率计算

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程.利用Debye-Hückel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应.结合分波法计算了不同Debye长度情况下,电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面.研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律.最后,基于Spitzer公式, 初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别.     

Korteweg-de Vries方程的准孤立子解及其在离子声波中的应用

应用推广的tanh函数展开法,给出了Korteweg-de Vries方程具有准孤立子行为的两组孤子-椭圆周期波解,其中一组为新解.推导了均匀磁化等离子体中描述离子声波动力学行为的Korteweg-de Vries方程,发现电子分布、离子电子温度比、磁场大小、磁场方向对离子声准孤立子的波形具有显著影响.     

二维相对论运动等离子体的介电率张量

定义了相对论性运动等离子体的物理模型.利用荷流体的微扰理论，研究了该系统二维扰动现象及背景离子下的束-波互作用问题，导出了该系统的介电率张量.研究表明，相对论运动等离子体系统属复杂的色散荷流体介质并呈复杂的空间电磁不均匀性.数值模拟计算给出了相对论运动等离子体系统的介电率对波频率、电子能量以及空间坐标的响应. 关键词： 等离子体 荷流体 介质 电磁理论     

一类量子等离子体类孤波的近似解析解

本文探讨了在一类量子等离子体系统,研究了该系统的非线性动力学扰动方程.利用改进的广义泛函变分迭代方法,求得了对应系统的类孤波近似解析解.     

等离子体中热阴极鞘层的结构

结合热阴极电子发射理论和等离子体鞘层流体方程研究了热阴极附近存在虚阴极结构时的等离子体鞘层问题,采用Sagdeev势的方法讨论了鞘层解和广义Bohm判据.结果表明,不同于普通的Bohm鞘,由于热阴极附近存在大量发射电子,影响整个等离子体鞘层结构,使得进入鞘层的离子临界Mach数不是独立的常数,而是与鞘层电位降等参数有关的物理量.临界Mach数随着鞘层电位降（从鞘边缘到虚阴极）先增大后降低,并且随着热阴极温度的升高单调增大.此外,在平板模型下有相当可观的残余热发射电子越过虚阴极鞘层进入等离子体. 关键词： 鞘层 热阴极发射 Bohm判据