Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрондық тығыздықтың жылдам тербелісіПлазмалық тербелістер, сондай-ақ Лангмуир толқындары (Ирвинг Лангмуирдің есімімен аталады), плазмалар немесе металдар сияқты өткізгіш ортадағы электрондық тығыздықтың ультракүлгін аймақтағы жылдам тербелісі болып табылады. Бұл тербелістерді бос электрондық газдың диэлектрлік функциясындағы тұрақсыздық ретінде сипаттауға болады. Тербелістің жиілігі толқын ұзындығына нашар ғана тәуелді. Осы тербелістердің квантталуынан туындаған квазибөлшек плазмон деп аталады. Лангмуир толқындарын 1920 жылдары американ физиктері Ирвинг Лангмуир және Леви Тонкс ашқан. Олар тұрақты ортадағы гравитациялық тұрақсыздықтан туындайтын Джинс толқындарымен салыстырылады.
Rapid oscillations of electron densityPlasma oscillations, also known as Langmuir waves (after Irving Langmuir), are rapid oscillations of the electron density in conducting media such as plasmas or metals in the ultraviolet region. The oscillations can be described as an instability in the dielectric function of a free electron gas. The frequency depends only weakly on the wavelength of the oscillation. The quasiparticle resulting from the quantization of these oscillations is the plasmon. Langmuir waves were discovered by American physicists Irving Langmuir and Lewi Tonks in the 1920s. They are parallel in form to Jeans instability waves, which are caused by gravitational instabilities in a static medium.
Механизм
Электрлік нейтралды, тепе-теңдіктегі плазманы қарастырайық, ол оң зарядты иондар мен теріс зарядты электрондардан тұратын газ болып табылады. Егер электронды немесе электрон тобын иондарға қатысты шамалы ығыстырсақ, Кулон күші оларды кері тартады, бұл қалпына келтіру күші ретінде әрекет етеді.
Consider an electrically neutral plasma in equilibrium, consisting of a gas of positively charged ions and negatively charged electrons. If one displaces by a tiny amount an electron or a group of electrons with respect to the ions, the Coulomb force pulls the electrons back, acting as a restoring force.
Плазманың тербелісі мен теріс массаның әсері
Плазма тербелістері "теріс масса" әсерін тудыруы мүмкін. Теріс тиімді масса әсерін тудыратын механикалық модель 1-суретте көрсетілген. Массасы бар ядро, серіппе арқылы массасы бар қабықшаға іштен байланысқан. Жүйе сыртқы синусоидалық күшке ұшырайды. Егер массалардың қозғалыс теңдеулерін шешіп, бүкіл жүйені бір тиімді массамен алмастырсақ, мынаны аламыз: Теріс масса, электрондық газдың плазма тербелістері жиілігіне жақын жиілікте металл бөлшегінің тербелісі нәтижесінде пайда болады, ол иондық торға қатысты. Плазма тербелістері серіппе арқылы бейнеленеді, мұнда плазма жиілігі болып табылады. Осылайша, сыртқы жиілік ω-мен тербелген металл бөлшегі, жиілік плазма жиілігіне жоғарыдан жақындағанда теріс болатын тиімді массамен сипатталады. Плазма жиілігінің маңында теріс масса әсерін пайдаланатын метаматериалдар туралы хабарланды.
Plasma oscillations may give rise to the effect of the “negative mass”. The mechanical model giving rise to the negative effective mass effect is depicted in Figure 1. A core with mass is connected internally through the spring with constant to a shell with mass The system is subjected to the external sinusoidal force If we solve the equations of motion for the masses and and replace the entire system with a single effective mass we obtain: The negative mass appears as a result of vibration of a metallic particle with a frequency of which is close the frequency of the plasma oscillations of the electron gas relatively to the ionic lattice The plasma oscillations are represented with the elastic spring , where is the plasma frequency. Thus, the metallic particle vibrated with the external frequency ω is described by the effective mass
which is negative when the frequency approaches from above. Metamaterials exploiting the effect of the negative mass in the vicinity of the plasma frequency were reported.