三成分等离子体低频波

发布时间：2020-05-28 10:03

【摘要】：在空间环境中,物质主要以等离子体态存在。同时,除了电子和质子这两种成分外,人们在日地空间环境观测到的等离子体中还含有带电重粒子成分,如氧、镁、氦、尘埃颗粒等。重带电粒子的存在会明显地影响等离子体内波动的性质。因而,对多成分特别是三成分等离子体波的研究是很有必要的。本硕士学位论文利用三流体理论分析了在包含电子、质子和重粒子三种成分的等离子体中低频波动模式的色散关系和电磁特性,并且给出了三成分冷等离子体波完整的解析色散关系方程以及电磁特性关系。本文依据各个模式波相速度的不同,将三支等离子体波分别归类为快模式波、中间模式波和慢模式波。在含有电子、质子和带正电重离子的等离子体中,当波是准平行传播时,快模式波与中间模式波相互作用,并且随着传播角度的增大,两支波逐渐分开。但是在含有电子、质子和带负电的尘埃粒子等离子体中,这两支波一直是相互独立的。对于准平行传播的快模式波和中间模式波,电磁偏振随着波数的增大由线偏振变为圆偏振,而且随着传播角度的增加,对应于圆偏振波的波数范围逐渐缩小。本文给出一个电磁偏振转换点的波数位置,并且发现当重粒子带有正电荷时快模式波和中间模式波在此特殊波数附近发生电磁偏振极性反转、以及当重粒子为带负电尘埃颗粒时快模式波和中间模式波的电磁偏振会明显变化。另外,在等离子体波准垂直传播的条件下,本文发现了三个波模在准垂直传播角度下新的共振频率并给出完整的解析表达式。这些共振频率的大小与波的传播角度、重粒子的成分浓度以及电子、质子和重粒子之间的质量比密切相关。此外,本文还利用求矩阵方程特征值的方法,求出了热的三成分等离子体波色散关系的数值解。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P353

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本文编号：2685081