دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران مرکز

دانشکده علوم پایه،گروه فیزیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد(M.SC)

عنوان :

اثرات الکترون های ابر گرم بر امواج صوتی غبار در پلاسمای غبار آلود مغناطیسی

استاد راهنما:

دکتر داود درانیان

زمستان1393      

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده پایان نامه ( شامل خلاصه، اهداف، روش های اجرا و نتایج به دست آمده ):پلاسما ترکیبی از الکترون ها ، یون ها و اتم های خنثی است. در واقع پلاسما یک گاز بسیار داغ یونیزه است. پلاسمای غبارآلود گاز یونیزه شده ای با دمای پائین است که بصورت منفی (یا مثبت) باردارشده اند. یکی از ویژگی های پلاسما انتشار امواج گوناگون در این محیــط می باشد. از آنجائیکه وجود ذرات غبار در پلاسماهای طبیعی امری اجتناب ناپذیر است. این ناخالصی ها نه تنها باعث تغییرات در امواج می گردد، حتی باعث ایجاد انواع جدیدی از امواج می شود که از جمله ی آن ها امواج غبار- صوت DA است.برای بررسی ویژگی های این امواج، با استفاده از نظریه ی اختلال کاهنده به استخـراج معادله ی ZK می پردازیم که یک معادله ی دیفرانسیلی و بیانگر موج سالیتونی DA است. از آنجائیـکه در اکثر محیط ها الکترون ها پر انرژی هستند در محاسبه ی معادله ی ZK ، به جای حالت ماکسولی برای الکترون ها که یک حالت تعادل و ایده آل می باشد و اکثراً این رفتار در پلاسماهای آزمایشگاهی مشاهده می شود، از تابع توزیع کاپا استفاده می کنیم که دارای یک دنباله پرانرژی است . زیرا الکترون ها در پلاسماهای طبیعی از قبیل پلاسمای اطراف زمین و دستگاه های تخلیه اکثراً پرانرژی هستند و از این تابع توزیع تبعیت می کنند . ویژگی های این تابع توزیع این است که در حد K های بزرگ به حالت ماکسولی نزدیک می شود. بعد از محاسبه ی معادله ی ZK به بررسی ویژگی های موج سالیتونی DA از قبیل دامنه و پهنا و…. می پردازیم. زیرا بررسی این مشخصات تا حدودی، پلاسما را برای ما می شناساند .

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                         صفحه

فصل اول

فیزیک پلاسما……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

1-1مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

2-1 پلاسما چیست؟…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

1- 3 پلاسماها شبه خنثی هستند…………………………………………………………………………………………………………………………………….2

1- 4 حفاظ پلاسما……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-4-1اصول پایه مکانیک آماری………………………………………………………………………………………………………………………….4

1-4-2چگالی پلاسما در پتانسیل الکترواستاتیک…………………………………………………………………………………………………….6

1-5 حفاظ دبای…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-6پهنای غلاف…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..8

1-7 مرز پلاسما- جامد…………………………………………………………………………………………………………………………………………………9

1-8 پارامتر پلاسما……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

1-9 حرکت ذرات باردار در میدان ها……………………………………………………………………………………………………………………………10

1-9-1 Bیکنواخت، E=0………………………………………………………………………………………………………………………………….11

1-9-2 Bیکنواخت و E غیرصفر………………………………………………………………………………………………………………………. 13

1-10سوق ناشی از گرانش یا نیروهای دیگر………………………………………………………………………………………………………………….14

1-11حرکت سیال………………………………………………………………………………………………………………………………………………………14

1-11-1دیدگاه لاگرانژی و اویلری……………………………………………………………………………………………………………………..15

1-11-2 معادله(پایستگی) تکانه…………………………………………………………………………………………………………………………..17

1-11-3 نیروی فشار………………………………………………………………………………………………………………………………………….17

فصل2

مفاهیم اولیه پلاسمای غبارآلود……………………………………………………………………………………………………………………………………..21

2-1مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….21

2-2معیارهای پلاسمای غبارآلود…………………………………………………………………………………………………………………………………..22

2-2-1خنثایی ماکروسکوپی…………………………………………………………………………………………………………………………….25

2-2-2حفاظ دبای در پلاسمای غبارآلود……………………………………………………………………………………………………………26

2-2-3 فرکانس مشخصه………………………………………………………………………………………………………………………………. 28

2-3 مدهای صوتی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….30

2-3-1امواج خطی صوتی غبار…………………………………………………………………………………………………………………………30

2-3-2امواج خطی یون صوتی غبار…………………………………………………………………………………………………………………..33

2-4 اثرات شرایط مرزی و برخوردها…………………………………………………………………………………………………………………………..34

2-4-1امواج DA…………………………………………………………………………………………………………………………………………..35

2-4-2موج های DIA…………………………………………………………………………………………………………………………………….37

2-5 نظریه ی جنبشی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………39

2-6نتایج بدون در نظرگرفتن میرائی لاندا……………………………………………………………………………………………………………………..43

2-7 ضریب میرائی لاندا……………………………………………………………………………………………………………………………………………..45

2-8 نقش اندازه ی توزیع غبار…………………………………………………………………………………………………………………………………….46

فصل 3

امواج صوتی یون غیرمسطح با الکترون های توزیع کاپا…………………………………………………………………………………………………..48

3-1مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………48

3-2معادلات اصلی و استخراج شده از معادلات KP غیرخطی…………………………………………………………………………………………50

3-3راه حل های سالیتونیک برای SKPE و CKPE…………………………………………………………………………………………………………55

3-4 نتایج و بحث………………………………………………………………………………………………………………………………………………………56

3-5 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..62

فصل 4

بررسی امواج صوتی غبار در پلاسماهای مغناطیده با الکترون های ابرگرم………………………………………………………………………….64

4-1مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..64

4-2معادلات پایه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………65

4-3حل معادلات zk برای امواج سالیتاری…………………………………………………………………………………………………………………..81

فصل 5

بحث ونتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 85

5-1مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..85

5-2نتایج عددی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….86

5-3 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………93

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                                          صفحه

شکل 1-1- یونش برخوردی وباز ترکیب…………………………………………………………………………………………………………………..2

شکل 1-2- ضرایب آهنگ یونش و باز ترکیب تابشی برای هیدروژن اتمی…………………………………………………………………….3

شکل 1-3- سیستم های آماری در تماس حرارتی……………………………………………………………………………………………………….5

شکل 1-4- حفاظ سازی در مقابل میدان یک شبکه تک بعدی………………………………………………………………………………………7

شکل1-5- مرز پلاسما-جامد……………………………………………………………………………………………………………………………………………………9

شکل 1-6- مدار دایره ای در میدان مغناطیسی یکنواخت…………………………………………………………………………………………………………….11

شکل 1-7- مرکز دوران (x₀,y₀ )ومدار……………………………………………………………………………………………………………………..12

شکل 1-8- مدار سوق´B E ………………………………………………………………………………………………………………………………….13

شکل 1-9- دیدگاه لاگرانژی……………………………………………………………………………………………………………………………………15

شکل 1-10- دیدگاه اویلری…………………………………………………………………………………………………………………………………….16

شکل 1-11- نیروی فشار روی سطوح مختلف المان…………………………………………………………………………………………………………………18

شکل 2-1- حفاظ دبای…………………………………………………………………………………………………………………………………………..20

شکل 3-1- نمودار f⁽¹⁾ بر حسب x برای مقادیر مختلفk  ………………………………………………………………………………………………………58

شکل 3-2- نمودار⁽¹⁾ f برای مقادیر مختلف ازs………………………………………………………………………………………………………………………59

شکل 3-3- نمودار f_m (بالاترین دامنه) بر حسب k……………………………………………………………………………………………………………………59

شکل 3-4-a – نمودارسالیتاری امواج سالیتون از معادله ی kp استوانه ای]معادله ی (3-34)[ برایh=0/01…………………………………….60

شکل 3-4-b – نمودار سالیتاری امواج سالیتون از معادله ی kp استوانه ای ]معادله ی (3-34)[برای h=2 …………………………………………..60

شکل 3-5- نمودار سالیتاری امواج سالیتون از معادله ی kp استوانه ای ] معادله ی(3-34)[ بر حسب x وk ………………………………………..61

شکل 3-6- نمودار سالیتاری امواج سالیتون از معادله یkp استوانه ای و کروی ] معادله ی (3-34)و(3-35)[ بر حسب x برای  چندین مقدار k…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….61

شکل 3-7- نمودار سالیتاری امواج سالیتون از معادله ی kp استوانه ای ] معادله ی (3-34)[ بر حسب x وh ………………………………………62

شکل 5-1- رفتار مربع رابطه ی پاشندگی امواج صوتی – غبار بر حسب g₁ برای k=1,2  …………………………………………………87

شکل 5-2- تغییرات دامنه ی امواج سالیتاری بر حسب k به ازای مقادیر مختلف d و s ……………………………………………………………………87

شکل 5-3- تغییرات ساختار سالیتون ها به ازای مقادیر مختلف  T_i/s=T_e…………………………………………………………………………………………88

شکل 5-4- تغییرات ساختار سولیتون ها به ازای مقادیر مختلف d=n_eo/n_io……………………………………………………………………………………..89

شکل 5-5- تغییرات دامنه ی امواج سالیتاری بر حسب g₁ و g₂………………………………………………………………………………………………………..89

شکل 5-6- تغییرات دامنه ی امواج سالیتاری بر حسب  q وw_cd  ……………………………………………………………………………………………………91

شکل 5-7- تغییرات پهنای امواج سالیتاری بر حسب g₁ به ازای مقادیر مختلفq……………………………………………………………………………….91

شکل 5-8- تغییرات پهنای امواج سالیتاری بر حسب  q وw_cd…………………………………………………………………………………………………………92

شکل5-9- تغییرات ساختار سالیتون ها برحسب c و k…………………………………………………………………………………………………………………..92

شکل 5-10- تغییرات ساختار سالیتون ها برحسب c و k……………………………………………………………………………………………………………….93

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                       صفحه

جدول 2-1- تفاوت های اساسی بین پلاسمای الکترون-یون و پلاسمای غبار آلود……………………………………………………………………………25

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.