基本等离子体波的色散关系

2024-05-02 19:25:29

基本等离子体波的色散关系

一、Electron waves (electrostatic) 电子波（静电波）

B0=0ork∥B0:B_0 = 0 \ or \ k \parallel B_0 \ :B0=0 or k∥B0 :
Plasma oscillations 等离子体震荡
ω2=ωp2+32k2vth2\omega^2 = \omega_p^2 + \frac{3}{2}k^2v_{th}^2 ω2=ωp2+23k2vth2

k⊥B0:k \perp B_0\ :k⊥B0 :
Upper hybrid oscillations 上杂化震荡
ω2=ωp2+ωc2=ωh2\omega^2 = \omega_p^2 + \omega_c^2 = \omega_h^2 ω2=ωp2+ωc2=ωh2

二、Ion waves (electrostatic) 离子波（静电波）

B0=0ork∥B0:B_0= 0 \ or \ k \parallel B_0 \ :B0=0 or k∥B0 :
Acoustic waves 声波
ω2=k2vs2=k2γeKTe+γiKTiM\ \omega^2 = k^2v_s^2 = k^2 \frac{\gamma_eKT_e+\gamma_iKT_i}{M} ω2=k2vs2=k2MγeKTe+γiKTi

k⊥B0:k \perp B_0 \ :k⊥B0 :
Electrostatic ion cyclotron waves 静电离子回旋波
ω2=Ωc2+k2vs2\omega^2 = \Omega_c^2+k^2v_s^2 ω2=Ωc2+k2vs2

or
Lower hybrid oscillations 低杂化震荡
ω2=ωl2=Ωcωc\omega^2 = \omega_l^2 = \Omega_c \omega_c ω2=ωl2=Ωcωc

三、Electron waves (electromagnetic) 电子波（电磁波）

B0=0:B_0 = 0 \ :B0=0 :
Light waves 光波

ω2=Ωp2+k2c2\ \omega^2 = \Omega_p^2+k^2c^2 ω2=Ωp2+k2c2

k⊥B0,E1∥B0:k \perp B_0\ ,\ E_1 \parallel B_0 \ :k⊥B0 , E1∥B0 :
O wave O波
c2k2ω2=1−ωp2ω2\frac{c^2k^2}{\omega^2}=1-\frac{\omega^2_p}{\omega^2} ω2c2k2=1−ω2ωp2

k⊥B0,E1⊥B0:k \perp B_0\ ,\ E_1 \perp B_0 \ :k⊥B0 , E1⊥B0 :
X wave X波
c2k2ω2=1−ωp2ω2ω2−ωp2ω2−ωh2\frac{c^2k^2}{\omega^2}=1-\frac{\omega^2_p}{\omega^2} \frac{\omega^2-\omega^2_p}{\omega^2-\omega_h^2} ω2c2k2=1−ω2ωp2ω2−ωh2ω2−ωp2

k∥B0:k \parallel B_0 \ :k∥B0 :
R wave R波 / whistler mode 啸波模
c2k2ω2=1−ωp2/ω21−(ωc/ω)\frac{c^2k^2}{\omega^2}=1-\frac{\omega_p^2/\omega^2}{1-(\omega_c/\omega)} ω2c2k2=1−1−(ωc/ω)ωp2/ω2
L wave L波
c2k2ω2=1−ωp2/ω21+(ωc/ω)\frac{c^2k^2}{\omega^2}=1-\frac{\omega_p^2/\omega^2}{1+(\omega_c/\omega)} ω2c2k2=1−1+(ωc/ω)ωp2/ω2

四、Ion waves (electromagnetic) 离子波（电磁波）

B0=0:B_0 = 0 :B0=0:
None

k∥B0:k \parallel B_0:k∥B0:
Alfvén wave 阿尔芬波
ω2=k2vA2\omega^2=k^2v_A^2 ω2=k2vA2

k⊥B0:k \perp B_0:k⊥B0:
Magnetosonic wave 磁声波
ω2k2=c2vs2+vA2c2+vA2\frac{\omega^2}{k^2} = c^2 \frac{v_s^2+v_A^2}{c^2+v_A^2} k2ω2=c2c2+vA2vs2+vA2

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