التذبذب الهجين العلوي

في فيزياء البلازما ، يُعد التذبذب الهجين العلوي نمطًا من أنماط تذبذب البلازما الممغنطة . ويتكون من حركة طولية للإلكترونات عمودية على المجال المغناطيسي وفقًا لعلاقة التشتت.

${\displaystyle \omega ^{2}=\omega _{pe}^{2}+\omega _{ce}^{2}+3k^{2}v_{\mathrm {e,th} }^{2}}$،

حيث ( بوحدات نظام السنتيمتر-الجرام-الجرام )

${\displaystyle \omega _{pe}=(4\pi n_{e}e^{2}/m_{e})^{1/2}}$

هو تردد بلازما الإلكترون ، و

${\displaystyle \omega _{ce}=eB/{m_{e}c}}$

هو تردد السيكلوترون الإلكتروني .

يرتبط هذا التذبذب ارتباطًا وثيقًا بتذبذب البلازما الموجود في البلازما غير الممغنطة أو الموازية للمجال المغناطيسي، حيث ينشأ الحد ω _pe من قوة كولوم الكهروستاتيكية، وينشأ الحد 3 k ² v _e,th ² من قوة ضغط الإلكترونات. في التذبذب الهجين العلوي، توجد قوة استعادة إضافية ناتجة عن قوة لورنتز . لنفترض موجة مستوية تتغير فيها جميع الكميات المضطربة وفقًا للمعادلة exp( i ( kx -ω t )). إذا كانت الإزاحة في اتجاه الانتشار هي δ _x ، فإن

${\displaystyle v_{x}=-i\omega \delta }$

${\displaystyle f_{y}=nev_{x}B_{z}/c=-i\omega (neB_{z}/c)\delta }$

${\displaystyle v_{y}=-f_{y}/i\omega nm=(eB_{z}/mc)\delta }$

${\displaystyle f_{x}=-nev_{y}B_{z}/c=-(nm)(eB_{z}/mc)^{2}\delta }$

${\displaystyle a_{x}=-\أوميغا _{ce}^{2}\delta }$

وبالتالي، يوفر المجال المغناطيسي العمودي قوة استعادة توافقية بتردد ω _ce ، مما يفسر الحد الثالث في علاقة التشتت. وتكون مدارات الجسيمات (أو مسارات المائع) على شكل قطع ناقص في المستوى العمودي على المجال المغناطيسي، وممتدة في اتجاه الانتشار.

إن تردد التذبذبات ذات الطول الموجي الطويل هو "هجين"، أو مزيج، من ترددات بلازما الإلكترون وترددات سيكلوترون الإلكترون،

${\displaystyle \omega _{h}^{2}=\omega _{pe}^{2}+\omega _{ce}^{2}}$،

ويُعرف باسم تردد الهجين العلوي . ^{[ 1 ]} وهناك أيضًا تردد هجين سفلي وتذبذبات هجينة سفلية .

عند الانتشار بزوايا مائلة للمجال المغناطيسي، يوجد نمطان في آن واحد. إذا كان تردد البلازما أعلى من تردد السيكلوترون، فإن التذبذب الهجين العلوي يتحول باستمرار إلى تذبذب البلازما. ويتراوح تردد النمط الآخر بين تردد السيكلوترون والصفر. وإلا، فإن تردد النمط المرتبط بالتذبذب الهجين العلوي يبقى أعلى من تردد السيكلوترون، بينما يبقى تردد النمط المرتبط بتذبذب البلازما أدنى من تردد البلازما. وبالتحديد، تُعطى الترددات بالعلاقة التالية:

${\displaystyle \omega ^{2}=(1/2)\omega _{h}^{2}\,\left(1\pm {\sqrt {1-\left({\frac {\cos \theta }{\omega _{h}^{2}/2\omega _{c}\omega _{p}}}\right)^{2}}}\right)}$

• تذبذب البلازما
• التذبذب الهجين السفلي