等离子体频率

等离子体频率

plasma frequency

描述等离子体性质的一个物理量。在等离子体中，如果小范围内出现正负电荷分离[1]，因离子质量大，可视为固定不动， 构成均匀正电背景 ， 电子则在静电力作用下集体振荡，这就是等离子体振荡，振荡频率ωp 称为等离子体频率。在冷等离子体（即忽略电子热运动影响）中，振荡频率ωp为 。

采用高斯单位制,n、me、e分别是电子的数密度、质量及电荷，ωp称为等离子体频率。

在冷等离子体中，由于ωp和波数k无关，群速等于零，所以等离子体振荡是一种局部振荡,不向外传播,不形成波。但在热等离子体中，即考虑了电子的热运动后，这种振荡运动会形成群速不为零的纵波，也就是朗缪尔波，其频率为 ，

式中kB为玻耳兹曼常数，T为电子温度。

ωp是表征等离子体特性的一个重要的物理量, 它反映等离子体中的电子对电场扰动的响应的快慢。对于非磁化等离子体,电磁波（横波）只有当其频率大于ωp时，才能在等离子体中传播。在忽略电子热运动与碰撞，即在所谓冷等离子体条件下，ωp只与电子的数密度、质量、电荷有关（ωp = e ( n /mε)）。在冷等离子体中，等离子体振荡是一种局部振荡，不向外传播，不形成波（其群速为零）。在热等离子体中，即考虑电子的热运动后，等离子体振荡会形成群速不为零、向外传播的纵波（静电波），称为朗缪尔波。

实际上离子也在作集体振荡。由于电子比离子活跃得多，如果电子是灼热的（即温度很高），则在离子完成一个振荡的时间内，电子依靠热运动可以实现空间均匀分布，离子的振荡是在均匀负电背景下产生的。因离子质量远大于电子质量，离子的振荡频率远小于电子振荡频率，其影响可以忽略，通常所谓等离子体振荡频率即指电子振荡频率。

等离子体频率是表征等离子体特征的一个重要物理量 ，它反映等离子体中的电子对电场扰动响应的快慢。在等离子体，如果由于某种原因引起小范围内电中性的破坏，那么等离子体就会在数量级为ωp-1的时间内去消除它。因此，对于远小于等离子体频率的任何低频扰动，等离子体将以足够快的反应来维持它的电中性。