Розглянуто поширення електромагнітних хвиль в неоднорідній магнітоактивній плазмі. Показано, що неоднорідність плазми призводить до появи нових областей прозорості, в яких виявляється можливим поширення незвичайних локалізованих мод. Отримано і досліджено дисперсійні характеристики таких мод.

Анотація наукової статті з фізики, автор наукової роботи - Алієв Ю.М.


Область наук:

  • фізика

  • Рік видавництва: 2019


    Журнал: Короткі повідомлення з фізики Фізичного інституту ім. П.Н. Лебедєва Російської Академії Наук


    Наукова стаття на тему 'локалізувати НЕЗВИЧАЙНІ МОДИ В неоднорідних магнітоактивного ПЛАЗМІ'

    Текст наукової роботи на тему «локалізувати НЕЗВИЧАЙНІ МОДИ В неоднорідних магнітоактивного ПЛАЗМІ»

    ?УДК 533.951.8

    Локалізувати НЕЗВИЧАЙНІ МОДИ В неоднорідних магнітоактивного ПЛАЗМІ

    Ю. М. Алієв

    Розглянуто поширення електромагнітних хвиль в неоднорідній магнітоактивній плазмі. Показано, що неоднорідність плазми призводить до появи нових областей прозорості, в яких виявляється можливим поширення незвичайних локалізованих мод. Отримано і досліджено дисперсійні характеристики таких мод.

    Ключові слова: нові області прозорості незвичайних мод, властивість невзаємність мод, дисперсійні рівняння.

    Відомо, що неоднорідність магнітоактивної плазми може істотно змінювати умови поширення хвиль і їх взаємну трансформацію [1-3]. У цьому повідомленні показано, що неоднорідність плазми може призводити до появи нових зон прозорості, повністю зобов'язаних наявності просторової неоднорідності щільності плазми. Розглянемо поширення електромагнітних хвиль поперек зовнішнього магнітного поля, орієнтованого уздовж осі г (незвичайні моди) в неоднорідному уздовж осі х плазмі. Хвильове рівняння для магнітної компоненти поля Бх (х, у) = Бх (х) ехр (гкуу - гшЬ) таких мод в нехтуванні рухом іонів має вигляд

    d2Bz i dg dBz i

    dx2 g dx dx +? ±

    ш i 2 2 \? 2, dg - (? ± - g) - ky - ky-

    Bz = 0,

    де для розглянутого нижче випадку частот ш ^ шсе маємо д

    ш,

    pe

    Ш | Шсе |

    ШРе i + -2е, шиї

    2 «« 2 шре - квадрат електронної плазмової частоти, ш2е - квадрат електронної циклотронної частоти.

    У однорідної плазмі з (1) слід

    d2Bz i - +--

    dx2? ​​±

    Шг (4 - g2) - k2y

    Bz = 0.

    ФІАН, 119991 Росія, Москва, Ленінський пр-т, 53; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її..

    2

    номер 5, 2019 р.

    Короткі повідомлення з фізики ФІАН

    З огляду на, що д ^ е ±, отримуємо з (2), що незвичайна хвиля в однорідної плазми-

    ТЕ - / дд

    ме поширюватися не може. У разі неоднорідної плазми доданок - ку - при

    дх

    умови його позитивності в рівнянні (1) може зробити в цій галузі хвилю розповсюджується. Однак хвилі, що біжать в протилежному напрямку вздовж осі у, залишаються поширюються, тобто для таких мод має місце явище невзаємність.

    Отримаємо аналітичні рішення рівняння (1) для ряду конкретних випадків. Нехай дві області напівобмеженого плазм з однорідними плотностями п (+), для х > 0 і п (-), для х < 0 межують з вузькою перехідною зоною в області х = 0. Локалізовані рішення рівняння (2) в області однорідних щільності мають вигляд

    в (х) = ехр [к (+) х] В (0), х > 0, (3)

    В (х) = ехр [до (-) х] В (0), х < 0,

    де

    до (±) ^ До Щ + к2

    5)

    с2 е ± (±) у

    визначає характерні масштаби областей локалізації в областях однорідної плазми. Інтегруючи рівняння (1) з перехідною області, отримуємо граничні умови

    +0

    +0

    +0

    д 1п? ± дх

    = В (0) / ^ | = - ^ а, в (о) / ах

    -0 -0 -0

    = - ку 1п-- Вг (0).

    ш у е ± (-)

    Спільне розгляд рівнянь (3) - (6) дозволяє отримати дисперсійне рівняння для нової локалізованої незвичайної хвилі

    шс

    до (+) + до (-) = - ку 1п

    ш

    е ± (+)

    (7)

    рішення якого для випадку щільної плазми (шре

    (Шре (±) »ш2е) має вигляд

    ш

    -| Шсе | у

    ку 1П ^ Ре (-)

    КУ2

    У квазістатичному межі, pe2-) ^ fc ?, з (8) отримуємо

    2 ^ -y,

    y1

    ш = - | wce | -y- ln

    Ce | kyГ "шре ()

    При обліку прийнятого вище умови ш «шсе з (9) випливає, що щільності двох

    1 ШРе (+) ~ т

    плазм не можуть сильно відрізнятися т. е. має виконуватися умова 1п ---- «1.

    Шре (-)

    Більш докладний розгляд квазістатичного межі можна знайти в роботі [4], де поряд з фундаментальної модою отриманий спектр вищих мод в Геометричний-оптичному наближенні.

    В протилежному межі щільної плазми, ре2-) ^ к2, з (8) отримуємо рішення для нової локалізованої електромагнітної моди

    ln

    I I У ШРе (-) ППЧ

    ш = | шсе ^ Т-ТГГТ-VI. (10)

    [Шре (+) + Шре ()]

    В цьому випадку відмінність двох плазм по щільності може змінюватися в широких межах, за умови виконання умови

    1п Шре (+) «ШРе (+) + ШРе (). (11)

    Шре (-) ську

    Зауважимо, що мода (10), також як і мода (9), має властивість невзаємність. Знайдене рішення (10) може представляти інтерес для пояснення експериментів з щільною плазмою газових розрядів в геліконовой області частот.

    ЛІТЕРАТУРА

    [1] Yu. M. Aliev and M. Kramer, Phys. Plasmas 15, 104 502 (2008).

    [2] Yu. M. Aliev and M. Kramer, Phys. Plasmas 21, 013 508 (2014 року).

    [3] Yu. M. Aliev and M. Kramer, Phys. Plasmas 23, 103505 (2016).

    [4] Ю. М. Алієв, М. Крамер, Короткі повідомлення з фізики ФІАН № 8, 37 (2005).

    Надійшла до редакції 5 грудня 2018 р.

    Після доопрацювання 5 грудня 2018 р Прийнята до публікації 23 квітня 2019 р.


    Ключові слова: НОВІ ОБЛАСТІ ПРОЗОРОСТІ незвичайні МОД /ВЛАСТИВІСТЬ навзамін МОД /дисперсійне рівняння

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити