Колебательные процессы в электронной плазме с произвольной степенью вырождения
Авторы: Гордеева Н.М.
Опубликовано в выпуске: #8(80)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-8-1796
Раздел: Механика | Рубрика: Механика жидкости, газа и плазмы
Проанализировано решение граничной задачи об отклике плазмы на внешнее электрическое поле. Рассмотрены колебания вырожденной электронной плазмы в слое конечной толщины. Для построения математической модели использованы кинетическое уравнение Власова — Больцмана с интегралом столкновений типа Бхатнагара — Гросса — Крука и уравнение Максвелла для электрического поля. Рассмотрен случай зеркального отражения электронов от поверхности плазмы. Общее решение граничной задачи (значение напряженности электрического поля) представлено в виде линейной комбинации дискретных решений с постоянными коэффициентами и интеграла по непрерывному спектру. Дискретные решения оказываются известными решениями Друде и Дебая, а непрерывный спектр соответствует волнам Ван Кампена. Показано, что существование моды Дебая зависит от таких параметров плазмы, как химический потенциал, частота внешнего электрического поля, частота столкновений в плазме. Область существования решения, соответствующего моде Дебая, определяется наличием комплексного корня дисперсионной функции, который находят, используя принцип аргумента
Литература
[1] Ландау Л.Д. О колебаниях электронной плазмы. Собрание трудов. Москва, Наука, 1969, т. 2, с. 7–25.
[2] Власов А.А. ЖЭТФ, 1938, т. 8, вып. 3, с. 291–318.
[3] Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Москва, Наука, 1964, 567 с.
[4] Keller O. Local Fields in the Electrodynamics of Mesoscopic Media. Physics Reports, 1996, vol. 268, pp. 85–262.
[5] Girard C., Joachim C., Gauthier S. The Physics of the Near-Field. Reports on Progress on Physics, 2000, vol. 63, pp. 893–938.
[6] Латышев А.В., Юшканов А.А. Взаимодействие электромагнитной Е-волны с тонкой металлической пленкой. Оптика и cпектроскопия, 2011, т. 110, № 5, с. 796–803.
[7] Yushkanov A.A., Zverev N.V. Quantum Electron Plasma, Visible and Ultraviolet P-wave and Thin Metallic Fil. Physics Letters A, 2017, vol. 381, pp. 679–684.
[8] Pitarke J.M., Silkin V.M., Chulkov E.V. and Echenique P.M. Theory of Surface Plasmons and Surface-Plasmon Polaritons. Reports in Progress in Physics, 2007, vol. 70, pp. 1–87.
[9] Латышев А.В., Юшканов А.А. Поверхностные плазменные колебания в тонкой металлической пленке в случае антисимметричной конфигурации магнитного поля. Оптика и cпектроскопия, 2013, т. 114, № 2, с. 124–128.
[10] Латышев А.В., Лесскис А.Г., Юшканов А.А. Теоретическая и математическая физика, 1992, т. 92, № 1 (июль), с. 127–138.
[11] Латышев А.В., Юшканов А.А. Плазма в высокочастотном электрическом поле с зеркальным условием на границе. Известия РАН. Механика жидкости и газа, 2006, № 1, с. 165–177.
[12] Латышев А.В., Юшканов А.А. Вырожденная плазма в полупространстве во внешнем электрическом поле. Теоретическая и математическая физика, 2006, т. 144, № 1, с. 488–503.
[13] Березкина С.В., Кузнецова И.А., Юшканов А.А. Поведение электронной плазмы в тонкой металлической пластине в переменном электрическом поле. Журнал технической физики, 2006, т. 76, вып. 5, с. 1–7.
[14] Латышев А.В., Гордеева Н.М. Поведение плазмы с произвольной степенью вырождения электронного газа в слое проводящей среды. Теоретическая и математическая физика, 2017, т. 192, № 3, с. 506–522.