Біз плазманы шындыққа жанаспайтын, түсініксіз, фантастикалық нәрсемен байланыстыратын уақыт артта қалды. Бүгінде бұл ұғым белсенді түрде қолданылуда. Плазма өнеркәсіпте қолданылады. Ол жарықтандыру техникасында кеңінен қолданылады. Мысалы, көшелерді жарықтандыратын газ разрядты шамдар. Бірақ ол флуоресцентті лампаларда да бар. Ол электр дәнекерлеуде де бар. Өйткені, дәнекерлеу доғасы плазмалық алау арқылы жасалған плазма болып табылады. Басқа да көптеген мысалдар келтіруге болады.
Плазма физикасы ғылымның маңызды саласы. Сондықтан оған қатысты негізгі ұғымдарды түсінген жөн. Біздің мақала осыған арналған.
Плазма анықтамасы және түрлері
Плазма дегеніміз не? Физикадағы анықтама өте анық. Плазма күйі - бұл соңғысының зат ішінде азды-көпті еркін қозғала алатын зарядталған бөлшектердің (тасымалдаушылар) елеулі (бөлшектердің жалпы санына сәйкес) саны болған кездегі материяның осындай күйі. Физикадағы плазманың келесі негізгі түрлерін ажыратуға болады. Тасымалдаушылар бір типті бөлшектерге жататын болса (жәнежүйені бейтараптандыратын қарама-қарсы зарядты бөлшектердің қозғалыс еркіндігі жоқ), ол бір компонентті деп аталады. Әйтпесе, ол - екі немесе көп компонентті.
Плазма мүмкіндіктері
Сонымен, біз плазма түсінігіне қысқаша сипаттама бердік. Физика - бұл нақты ғылым, сондықтан анықтамалар бұл жерде өте қажет. Енді материяның осы күйінің негізгі ерекшеліктері туралы айтып берейік.
Физикадағы плазма қасиеттері келесідей. Ең алдымен, бұл күйде, қазірдің өзінде шағын электромагниттік күштердің әсерінен тасымалдаушылардың қозғалысы пайда болады - бұл күштер олардың көздерінің скринингіне байланысты жойылмайынша ағып жатқан ток. Сондықтан плазма ақырында ол квазибейтарап күйге өтеді. Басқаша айтқанда, оның кейбір микроскопиялық мәннен үлкен көлемдерінің заряды нөлге тең. Плазманың екінші ерекшелігі Кулон және Ампер күштерінің ұзаққа созылатын табиғатымен байланысты. Ол осы күйдегі қозғалыстар, әдетте, зарядталған бөлшектердің көп мөлшерін қамтитын ұжымдық сипатқа ие болу фактісінен тұрады. Бұл физикадағы плазманың негізгі қасиеттері. Оларды есте сақтау пайдалы болар еді.
Бұл мүмкіндіктердің екеуі де плазма физикасының ерекше бай және алуан түрлі болуына әкеледі. Оның ең жарқын көрінісі - әртүрлі тұрақсыздықтардың пайда болу жеңілдігі. Олар плазманы іс жүзінде қолдануға кедергі келтіретін күрделі кедергі болып табылады. Физика – үнемі дамып отыратын ғылым. Сондықтан уақыт өте келе бұл кедергілер болады деп үміттенуге боладыжойылады.
Сұйықтардағы плазма
Құрылымдардың нақты мысалдарына жүгінсек, конденсацияланған заттардағы плазмалық ішкі жүйелерді қарастырудан бастайық. Сұйықтықтардың ішінде ең алдымен сұйық металдарды атау керек - плазмалық ішкі жүйе сәйкес келетін мысал - электронды тасымалдаушылардың бір компонентті плазмасы. Қатаң айтқанда, бізді қызықтыратын санатқа екі белгінің де тасымалдаушылары - иондары бар электролиттік сұйықтықтар кіруі керек. Дегенмен, әртүрлі себептермен электролиттер бұл санатқа кірмейді. Солардың бірі электролитте электрон сияқты жеңіл, жылжымалы тасымалдаушылар жоқ. Сондықтан жоғарыда аталған плазма қасиеттері әлдеқайда әлсіз.
Кристалдағы плазма
Кристалдағы плазманың ерекше атауы бар - қатты күйдегі плазма. Иондық кристалдарда зарядтар болғанымен олар қозғалыссыз. Сондықтан плазма жоқ. Металдарда бұл бір компонентті плазманы құрайтын өткізгіш электрондар. Оның заряды қозғалмайтын (дәлірек айтқанда, ұзақ қашықтыққа қозғала алмайтын) иондардың зарядымен өтеледі.
Жартылай өткізгіштердегі плазма
Плазма физикасының негіздерін қарастыра отырып, жартылай өткізгіштердегі жағдайдың әртүрлі екенін атап өткен жөн. Оған қысқаша сипаттама берейік. Бұл заттардың құрамындағы бір компонентті плазма, егер оларға тиісті қоспалар енгізілсе, пайда болуы мүмкін. Егер қоспалар электрондарды (донорларды) оңай берсе, онда n-типті тасымалдаушылар - электрондар пайда болады. Егер қоспалар, керісінше, электрондарды (акцепторларды) оңай алып кетсе, онда p-типті тасымалдаушылар пайда болады.- оң зарядты бөлшектер сияқты әрекет ететін тесіктер (электрондардың таралуындағы бос орындар). Жартылай өткізгіштерде электрондар мен тесіктерден құралған екі компонентті плазма одан да қарапайым түрде пайда болады. Мысалы, валенттік аймақтан электрондарды өткізгіштік зонаға лақтыратын жарық айдау әрекетінде пайда болады. Белгілі бір жағдайларда бір-біріне тартылған электрондар мен саңылаулар сутегі атомына ұқсас байланысқан күйді - экситонды құра алатынын, ал егер айдау қарқынды болса және экситондардың тығыздығы жоғары болса, онда олар біріктіріліп, тамшы түзетінін байқаймыз. электронды саңылау сұйықтығы. Кейде мұндай күй заттың жаңа күйі болып саналады.
Газды иондандыру
Жоғарыда келтірілген мысалдар плазма күйінің ерекше жағдайларына қатысты, ал плазманың таза түрінде иондалған газ деп аталады. Оның иондалуына көптеген факторлар себеп болуы мүмкін: электр өрісі (газ разряды, найзағай), жарық ағыны (фотоиондану), жылдам бөлшектер (радиактивті көздерден сәулелену, биіктікпен иондану дәрежесін арттыру арқылы ашылған ғарыштық сәулелер). Дегенмен, негізгі фактор - газдың қызуы (жылу ионизациясы). Бұл жағдайда электронның атомнан бөлінуі жоғары температураға байланысты жеткілікті кинетикалық энергияға ие басқа газ бөлігінің соңғысымен соқтығысуға әкеледі.
Жоғары және төмен температуралы плазма
Төмен температура плазмасының физикасы - бұл біз күн сайын дерлік байланыста болатын нәрсе. Мұндай күйдің мысалы ретінде жалын,газ разрядындағы зат және найзағай, суық кеңістік плазмасының әртүрлі түрлері (планеталар мен жұлдыздардың ионо- және магнитосфералары), әртүрлі техникалық құрылғылардағы жұмыс заты (MHD генераторлары, плазмалық қозғалтқыштар, оттықтар және т.б.). Жоғары температура плазмасының мысалдары ерте балалық және кәрілік жастан басқа, басқарылатын термоядролық синтез қондырғыларындағы (токамактар, лазерлік құрылғылар, сәулелік құрылғылар және т.б.) жұмысшы затты қоспағанда, олардың эволюциясының барлық кезеңдеріндегі жұлдыздардың заты болып табылады.
Материяның төртінші күйі
Бір жарым ғасыр бұрын көптеген физиктер мен химиктер зат тек молекулалар мен атомдардан тұрады деп есептеген. Олар толығымен ретсіз немесе көп немесе аз реттелген комбинацияларда біріктірілген. Үш фаза бар деп есептелді - газ тәрізді, сұйық және қатты. Заттар оларды сыртқы жағдайлардың әсерінен қабылдайды.
Алайда, қазіргі уақытта материяның 4 күйі бар деп айта аламыз. Бұл жаңа деп санауға болатын плазма, төртінші. Оның конденсацияланған (қатты және сұйық) күйлерінен айырмашылығы, оның газ сияқты ығысу серпімділігі ғана емес, сонымен бірге белгіленген көлемнің де болуы. Екінші жағынан, плазманың конденсацияланған күймен ортақ қасиеті қысқа қашықтықтағы тәртіптің болуы, яғни берілген плазма зарядына іргелес бөлшектердің орналасуы мен құрамының корреляциясы. Бұл жағдайда мұндай корреляция молекулааралық емес, кулондық күштердің әсерінен туындайды: берілген заряд бір аттас зарядтарды өзімен бірге кері тебеді және қарама-қарсы зарядтарды тартады.
Плазма физикасын біз қысқаша қарап шықтық. Бұл тақырып өте көлемді, сондықтан біз оның негіздерін аштық деп айта аламыз. Плазма физикасы, әрине, қосымша қарастыруға лайық.
