子体。地球上,人们最早见到的等离子体是火焰、闪电和极光。随着科学技术的 发展,各类人造等离子体在生活、生产和研究中的应用越来越广泛,如荧光灯、 霓虹灯、等离子体显示屏中彩色的放电、电焊中的弧光放电和核聚变装置中燃烧 的等离子体等等。 从物质的状态空间来看,固液气三态仅存在于低温高密度的参数区域,而等 离子体存在的参数空间非常宽广。从星际空间的稀薄等离子体到太阳核心的致密 等离子体,离子的数密度n从10m3到103m,跨越了30个数量级;从火焰等的低 温等离子体到核聚变实验的高温等离子体,温度関从10-eV到10°eV跨越了7个数量 级。图1给出了各类等离子体存在的参量空间。 等离子体物理研究领域广泛,学科交叉众多,应用前景广阔。在有些国家, 等离子体物理已经发展成为仅此于凝聚态物理的重要分支学科。从国家重大需求 来看,我国等离子体物理学科的发展空间还很大。在受控热核聚变研究方面,我 国通过大科学工程和“863”高技术计划已经形成了较大规模的磁约束聚变和惯 性约束研究基地,已经参加了国际热核实验反应堆(ITER)计划,并酝酿进行自 己的点火工程。在空间资源开发和利用方面,随着“神舟”系列载人飞船的发射 “双星”计划以及绕月工程等项目的实施,我国的空间探索活动日趋频繁。这些 计划的进行都需要大量的掌握了丰富的等离子体物理知识的优秀专业人才。 等离子体的定义 等离子体是有电子、离子和中性粒子组成的,宏观上呈现准中性 ( quasineutrality),且具有集体效应的混合气体。 准中性是指等离子体中正负电荷的总数基本相等,系统在宏观上呈现电中 性,但在小尺度上则呈现出电磁性。 集体效应突出地反映了等离子体和中性气体的区别。理想气体模型中,中性 气体分子之间的相互作用只在碰撞的时候才有。等离子体中带电粒子之间的相互 作用是长程库仑力,任何带电离子的运动均受到其他带电粒子的影响。带电粒子 的运动可以形成局域的电荷集中,从而产生电场,带点离子的运动又会产生电流, 进而产生磁场,这些电磁场又会影响其他带电粒子的运动。因此,等离子体呈现 出集体效应。3 子体。地球上，人们最早见到的等离子体是火焰、闪电和极光。随着科学技术的 发展，各类人造等离子体在生活、生产和研究中的应用越来越广泛，如荧光灯、 霓虹灯、等离子体显示屏中彩色的放电、电焊中的弧光放电和核聚变装置中燃烧 的等离子体等等。 从物质的状态空间来看，固液气三态仅存在于低温高密度的参数区域，而等 离子体存在的参数空间非常宽广。从星际空间的稀薄等离子体到太阳核心的致密 等离子体，离子的数密度ni从103 m -3到10 33 m -3，跨越了30个数量级；从火焰等的低 温等离子体到核聚变实验的高温等离子体，温度T从10-1 eV到106 eV跨越了7个数量 级。图1给出了各类等离子体存在的参量空间。 等离子体物理研究领域广泛，学科交叉众多，应用前景广阔。在有些国家， 等离子体物理已经发展成为仅此于凝聚态物理的重要分支学科。从国家重大需求 来看，我国等离子体物理学科的发展空间还很大。在受控热核聚变研究方面，我 国通过大科学工程和“863”高技术计划已经形成了较大规模的磁约束聚变和惯 性约束研究基地，已经参加了国际热核实验反应堆（ITER）计划，并酝酿进行自 己的点火工程。在空间资源开发和利用方面，随着“神舟”系列载人飞船的发射、 “双星”计划以及绕月工程等项目的实施，我国的空间探索活动日趋频繁。这些 计划的进行都需要大量的掌握了丰富的等离子体物理知识的优秀专业人才。 等离子体的定义 等离子体是有电子、离子和中性粒子组成的，宏观上呈现准中性 （quasineutrality），且具有集体效应的混合气体。 准中性是指等离子体中正负电荷的总数基本相等，系统在宏观上呈现电中 性，但在小尺度上则呈现出电磁性。 集体效应突出地反映了等离子体和中性气体的区别。理想气体模型中，中性 气体分子之间的相互作用只在碰撞的时候才有。等离子体中带电粒子之间的相互 作用是长程库仑力，任何带电离子的运动均受到其他带电粒子的影响。带电粒子 的运动可以形成局域的电荷集中，从而产生电场，带点离子的运动又会产生电流， 进而产生磁场，这些电磁场又会影响其他带电粒子的运动。因此，等离子体呈现 出集体效应