2020年国防科技大学等离子体物理考博大纲
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国防科技大学2020年博士研究生入学考试自命题科目考试大纲

科目代码:3403   科目名称:等离子体物理

一、考试要求

主要考查学生对等离子体物理基本概念、规律和物理图像的理解与掌握的程度。要求学生能够用单粒子理论、流体理论和动力理论处理等离子体物理的基本问题,特别要求学生对带电粒子在电磁场作用下的运动规律、等离子体中的波、不稳定性以及输运现象的规律和物理图象有较深刻的理解。

二、考试内容

1.等离子体的基本概念

等离子体的定义、等离子体的基本参数及其表达式、把等离子体近似成理想气体的条件及其物理意义、研究等离子体的理论方法,产生等离子体的实验方法和等离子体应用。

2.单粒子理论

带电粒子在电磁场中运动的物理规律,求解特殊条件下带电粒子的洛伦兹力运动方程并讨论带电粒子运动的物理图像。带电粒子的各种漂移速度的表达式及其物理意义。如,均匀稳恒电场漂移,重力漂移,离心力漂移,磁场梯度漂移,有限拉摩尔漂移,惯性漂移等。绝热不变量的概念及其应用,如费米加速,磁镜等。

3.等离子体的宏观性质

双、单流体方程中各项的物理意义,广义欧姆定律中各项的物理意义;处理等离子体集体运动现象的流体方程式、状态方程和麦克斯韦方程组。等离子体磁流体方程式及其磁流体力学的规律,包括磁场扩散,磁力线“冻结”,用磁流体力学压强张量的概念来分析流体元的力学平衡状态等。

4.流体等离子体中的波

波能的概念及其表达式,正、负能波和快、慢波的概念及其物理意义;各种等离子体波的色散关系式的推导及其结果的物理分析,物理分析包括折射率、共振吸收、相速度、群速度、带电粒子的恢复力、带电粒子的运动图象等。

5.流体等离子体中的稳定性

流体等离子体稳定性的基本概念、双流不稳定性色散关系的推导和物理分析、扭曲不稳定性、腊肠不稳定性以及重力不稳定性的直观物理分析。

6.等离子体中的输运现象

机械碰撞与库仑碰撞的概念及其区别、输运现象与集体现象的概念及其区别;带电粒子碰撞截面的概念、用物理方法估算库仑碰撞截面的方法和结果、多次小角度偏转积累的大角度偏转的结果分析。福克—普朗克方程中各项的物理意义,弛豫时间的结果分析,包括慢化过程、能量交换过程和偏转过程的结论。完全电离等离子体与弱电离等离子体的电导率的结果分析以及他们与碰撞频率之间依赖关系的分析。用克洛克模型或流体模型推导弱电离等离子体中输运系数的方法及其结果的物理分析。双极扩散和横越磁场扩散的物理规律。

7.等离子体波的Vlasov(动力学)理论

等离子体动力学理论与流体理论的区别,等离子体动力学理论的基本方程式及其线性化形式。等离子体静电波的介电函数(含朗道围道)和色散关系式,朗道阻尼结果的物理分析。平面电磁播在非磁化等离子体中有无朗道阻尼现象的物理原因,理解未扰动轨道理论的意义、其结果与流体理论结果的区别等。

8.等离子体波稳定性的Vlasov(动力学)理论

掌握尼奎斯特方法和潘罗斯判据,给定等离子体平衡态分布函数,能够判断它对静电扰动是否稳定。

三、考试形式

考试形式为闭卷、笔试,考试时间为3小时,满分100分。

题型包括:问答题、单项选择题、证明题、计算题等。

四、参考书目

《等离子体物理原理》,克拉尔 著,北京原子能出版社,1983年,第一版。

 

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