Saat-saat ketika kita mengaitkan plasma dengan sesuatu yang tidak nyata, tidak dapat dipahami, fantastis, sudah lama berlalu. Saat ini, konsep ini digunakan secara aktif. Plasma digunakan dalam industri. Ini paling banyak digunakan dalam teknik pencahayaan. Contohnya adalah lampu pelepasan gas yang menerangi jalanan. Tapi itu juga hadir dalam lampu neon. Itu juga dalam pengelasan listrik. Bagaimanapun, busur las adalah plasma yang dihasilkan oleh obor plasma. Banyak contoh lain yang bisa diberikan.
Fisika plasma adalah cabang ilmu pengetahuan yang penting. Oleh karena itu, ada baiknya memahami konsep dasar yang terkait dengannya. Inilah tujuan artikel kami.
Pengertian dan jenis plasma
Apa itu plasma? Definisi dalam fisika cukup jelas. Keadaan plasma adalah keadaan materi ketika yang terakhir memiliki jumlah partikel bermuatan (pembawa) yang signifikan (setara dengan jumlah total partikel) yang dapat sedikit banyak bergerak bebas di dalam zat. Jenis utama plasma berikut dalam fisika dapat dibedakan. Jika pembawa milik partikel dari jenis yang sama (danpartikel bermuatan berlawanan, menetralkan sistem, tidak memiliki kebebasan bergerak), itu disebut satu komponen. Jika tidak, itu adalah - dua atau multi-komponen.
Fitur Plasma
Jadi, kami telah menjelaskan secara singkat konsep plasma. Fisika adalah ilmu pasti, jadi definisi sangat diperlukan di sini. Sekarang mari kita ceritakan tentang fitur utama dari keadaan materi ini.
Sifat plasma dalam fisika adalah sebagai berikut. Pertama-tama, dalam keadaan ini, di bawah aksi gaya elektromagnetik yang sudah kecil, pergerakan pembawa muncul - arus yang mengalir dengan cara ini sampai gaya ini hilang karena penyaringan sumbernya. Oleh karena itu, plasma akhirnya masuk ke keadaan di mana ia kuasi-netral. Dengan kata lain, volumenya, lebih besar dari beberapa nilai mikroskopis, memiliki muatan nol. Fitur kedua plasma terkait dengan sifat jarak jauh dari gaya Coulomb dan Ampere. Ini terdiri dari fakta bahwa gerakan dalam keadaan ini, sebagai suatu peraturan, memiliki karakter kolektif, yang melibatkan sejumlah besar partikel bermuatan. Ini adalah sifat dasar plasma dalam fisika. Akan berguna untuk mengingat mereka.
Kedua fitur ini mengarah pada fakta bahwa fisika plasma sangat kaya dan beragam. Manifestasinya yang paling mencolok adalah mudahnya terjadinya berbagai macam ketidakstabilan. Mereka adalah hambatan serius yang menghalangi penerapan praktis plasma. Fisika merupakan ilmu yang terus berkembang. Oleh karena itu, dapat diharapkan seiring berjalannya waktu kendala-kendala tersebutakan dihilangkan.
Plasma dalam cairan
Beralih ke contoh spesifik struktur, mari kita mulai dengan pertimbangan subsistem plasma dalam materi terkondensasi. Di antara cairan, pertama-tama harus disebutkan logam cair - contoh yang sesuai dengan subsistem plasma - plasma komponen tunggal pembawa elektron. Sebenarnya, kategori yang menarik bagi kami juga harus mencakup cairan elektrolit di mana ada pembawa - ion dari kedua tanda. Namun, karena berbagai alasan, elektrolit tidak termasuk dalam kategori ini. Salah satunya adalah bahwa tidak ada cahaya, pembawa bergerak, seperti elektron, dalam elektrolit. Oleh karena itu, sifat plasma di atas dinyatakan jauh lebih lemah.
Plasma dalam kristal
Plasma dalam kristal memiliki nama khusus - plasma padat. Dalam kristal ionik, meskipun ada muatan, mereka tidak bergerak. Oleh karena itu, tidak ada plasma. Dalam logam, ini adalah elektron konduksi yang membentuk plasma satu komponen. Muatannya dikompensasi oleh muatan ion yang tidak bergerak (lebih tepatnya, tidak dapat bergerak jarak jauh).
Plasma dalam semikonduktor
Mempertimbangkan dasar-dasar fisika plasma, perlu dicatat bahwa situasi dalam semikonduktor lebih beragam. Mari kita cirikan secara singkat. Plasma satu komponen dalam zat ini dapat muncul jika pengotor yang sesuai dimasukkan ke dalamnya. Jika pengotor dengan mudah menyumbangkan elektron (donor), maka pembawa tipe-n muncul - elektron. Jika pengotor, sebaliknya, dengan mudah mengambil elektron (akseptor), maka pembawa tipe-p muncul- lubang (tempat kosong dalam distribusi elektron), yang berperilaku seperti partikel dengan muatan positif. Plasma dua komponen yang dibentuk oleh elektron dan lubang muncul di semikonduktor dengan cara yang lebih sederhana. Misalnya, ia muncul di bawah aksi pemompaan cahaya, yang melemparkan elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Kami mencatat bahwa dalam kondisi tertentu, elektron dan lubang yang tertarik satu sama lain dapat membentuk keadaan terikat yang mirip dengan atom hidrogen - eksiton, dan jika pemompaan intens dan kepadatan eksitasi tinggi, mereka bergabung bersama dan membentuk setetes cairan lubang elektron. Terkadang keadaan seperti itu dianggap sebagai keadaan materi yang baru.
Ionisasi gas
Contoh di atas mengacu pada kasus khusus keadaan plasma, dan plasma dalam bentuk murninya disebut gas terionisasi. Banyak faktor yang dapat menyebabkan ionisasinya: medan listrik (pelepasan gas, badai petir), fluks cahaya (fotoionisasi), partikel cepat (radiasi dari sumber radioaktif, sinar kosmik, yang ditemukan dengan meningkatkan derajat ionisasi dengan ketinggian). Namun, faktor utama adalah pemanasan gas (ionisasi termal). Dalam hal ini, pemisahan elektron dari atom menyebabkan tabrakan dengan yang terakhir dari partikel gas lain, yang memiliki energi kinetik yang cukup karena suhu tinggi.
Plasma suhu tinggi dan rendah
Fisika plasma suhu rendah adalah hal yang hampir setiap hari kita temui. Contoh keadaan seperti itu adalah nyala api,zat dalam pelepasan gas dan kilat, berbagai jenis plasma ruang dingin (iono- dan magnetosfer planet dan bintang), zat yang berfungsi di berbagai perangkat teknis (generator MHD, mesin plasma, pembakar, dll.). Contoh plasma suhu tinggi adalah materi bintang pada semua tahap evolusinya, kecuali untuk anak usia dini dan usia tua, zat yang bekerja di fasilitas fusi termonuklir terkendali (tokamak, perangkat laser, perangkat sinar, dll.).
Keadaan materi keempat
Satu setengah abad yang lalu, banyak fisikawan dan kimiawan percaya bahwa materi hanya terdiri dari molekul dan atom. Mereka digabungkan dalam kombinasi baik yang benar-benar tidak teratur atau kurang lebih teratur. Diyakini bahwa ada tiga fase - gas, cair dan padat. Zat menerimanya di bawah pengaruh kondisi eksternal.
Namun, saat ini kita dapat mengatakan bahwa ada 4 keadaan materi. Ini adalah plasma yang dapat dianggap baru, yang keempat. Perbedaannya dari keadaan terkondensasi (padat dan cair) terletak pada kenyataan bahwa, seperti gas, ia tidak hanya memiliki elastisitas geser, tetapi juga volume tetap. Di sisi lain, plasma memiliki kesamaan dengan keadaan terkondensasi adanya keteraturan jarak pendek, yaitu korelasi posisi dan komposisi partikel yang berdekatan dengan muatan plasma yang diberikan. Dalam hal ini, korelasi semacam itu tidak dihasilkan oleh antarmolekul, tetapi oleh gaya Coulomb: muatan tertentu menolak muatan dengan nama yang sama dengan dirinya sendiri dan menarik muatan yang berlawanan.
Fisika plasma diulas secara singkat oleh kami. Topik ini cukup banyak, jadi kami hanya bisa mengatakan bahwa kami telah mengungkapkan dasar-dasarnya. Fisika plasma tentu saja layak untuk dipertimbangkan lebih lanjut.
