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等离子体是物质第四态 * Introduction to Plasma Physics 等离子体物理学导论 主讲: 陈 耀 yaochen@ 567 – 3638 Grade: 15% in class 15% homework 70% final exam 参考讲义: 等离子体物理导论 中国科大刘万东编著 (讲义) / 等离子体物理学 中国科大李定等编著 (高等教育出版社) Q1：对日地空间的认识， 日地空间中有什么物质？ Q2: 对太阳风的认识，太阳风是什么物质？ Q3: 对等离子体的了解, 日常生活中哪些属于等离子体， 自然界中有何物质属于等离子体？ Q4: 对温度概念的认识 课堂思考: 等离子体物理学导论的目的： 了解等离子体物理基本概念、 建立等离子体物理学基本物理过程 的物理图像、 初步了解空间科学、空间物理学 基本背景知识 为下一步的深入学习和研究 打下基础 基本概念与物理图像对学习和研究工作 的重要性 简单示例： 太阳风 (The solar wind)产生的图像、 日冕物质抛射的爆发图像 (Coronal mass ejections) These combined images display UV light emitted by the the solar corona on 17 August 1996. The solar disk image is from the EIT instrument aboard SOHO, and the extended solar corona (outside the black ring about 0.5 solar radii from the disk) is from the UVCS instrument aboard SOHO. The color in the latter image represents the total UV intensity emitted by highly ionized oxygen atoms (O VI, or O 5+) in the corona. The solar wind / CME blast -- A large coronal mass ejection ejects a cloud of particles into space on 5 December 2003. In this composite an EIT 304 image of the sun from about the same time has been appropriately scaled and superimposed on a LASCO C2 image where a red occulting disk can be seen extending around the Sun. This LASCO coronagraph instrument allows details in the corona to be observed. 日冕物质抛射现象 (CME) / 等离子体参数空间 数密度：103 m-3 ---- 1033 m-3 温度：10-1ev ---- 106 ev (104 K---- 1010 K) 1ev ~ 11600 K 广阔的参数空间?宽广的研究领域和应用前景! 宇宙中99％的已知物质是等离子体 等离子体（Plasma）定义： 等离子体是由电子、离子等带电粒子以及中性粒子(原子、分子、微粒等)组成的，宏观上呈现准中性、且具有集体效应的混合气体 (李定等：等离子体物理学，高等教育出版社) 等离子体是一种电离的气体，具有很高的电导率，与电磁场存在强烈的耦合作用，在宇宙中广泛存在，常被看作物质的第四态。 A plasma is a quasineutral gas of charged and neutral particles which exhibits collective behavior. F. F. Chen, Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Plenum Press, 1984 “Plasma”这个词，由朗缪尔(Langmuir)在1927年最早采用, 中文翻译 大陆学者：等离子体 台湾学者：电浆 等离子体定义的要点： 1)、对于自由的理解： 含大量带电粒子的气体，异类带电粒子之间相互“自由”，等离子体的基本粒