Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Tii= 3т1^ Гв/* / 41/2я AeiKiZ*,
"зі і
где Л — кулоновский логарифм, Zj — зарядовое число, nj — концентрация, Tj — темп-pa* При этом для сравнимых темп-p Te ~ Т[ релаксация импульса и энергии электронов происходит значительно быстрее: тее— ^%(i(mj/m{)4\ Передача импульса при столкновениях Йлрктроиов с ионами характеризуется временем г- т«, а обмен энергиями происходит за значительно большее время т~ ^iTniIme. Поэтому часто встреча-
ется ситуация, когда распределения электронов и нов близки к максвелловским, но Te ^ Ti, т. е. плаз* двухтемпературная (частичное равновесие).
В слабоионизоваиной плазме; в ре-* мя релаисации импульса электронов при столкновениях^ с атомами т?а ~ >еа\ Где — частота столкновений^ а время релаксации энергии при упругпх столкиове-)1 ииях тfa — ті/2течіа. Неупругие столкновения Mi^i гут приводить к гораздо более быстрой релаксации рас* пределен ня элеитронов в нек-рых областях энергии/' Так, иапр., в газовых разрядах электроны с энергией# превышающей первый потенциал возбуждения, релад-*,' сируют по энергии быстрее, чем тепловые, для к-ріц, характерное время есть тfa. ,.,і
Релаксация пучка пробных частиц « полностью иоиизоваииой плазме описывается ФоккМ ра — Планка уравнением. При атом происходит Ktetf торможение пучка за счёт динамич. трения, так и ра^ мытие пучка по скоростям — диффузия в пространстве' скоростей. Для быстрых частиц время релаксации on ^ ределяется их энергией, поэтому хвосты ф-ций распределен ИЯ релаксируют значительно медленнее, чем теп-н ловые частицы. Торможение и рассеяние пучка быстры»» электронов с энергией S происходит как и а ионах, так и иа электронах практически с одним и тем же характерным временем
тej=m j ATijZ е*.
* • 1
Ионы же с очеиь большой энергией > (тТЦІЩ)Ті тормозятся иа электронах с характерным временен: тfe = (TneImi) ^xei, почти ие рассеиваясь. В обратном случае релаксация пучка иоиов по энергии и по импульсу происходит за счёт пои-иониых столкновений CO временем
— m I* j пУ"2 ArifZ е*.
І і
В плазме с редкими столкновеииями релаксация пучка может происходить гораздо быстрее, чем столк-иовительиая, за счёт генерации воля в результате развития пучковой неустойчивости и последующего тормо* жеиия и рассеяния частиц иа возникающих при этом волиах.
Лит.: Трубников Б. А., Столкновения частиц в полностью ионизованной плазме, в сб.: Вопросы теории плаамы, в, 1, М., 1963; Хинтон Ф., Явления переноса в столкнови-тельной плазме, пер. с англ., в кн.: Основы физики плазмы, т. 1, М., 1983. В. А. Рожанский, Л. Д. Цендин.
РЕЛАКСАЦИЯ МАГНИТНАЯ — процесс установления термодинамич. равновесия в системе магн. моментов вещества. Как правило, Р. м.— сложный, многоступенчатый процесс; его характеризуют разл. временами релаксации (см. также Релаксация).
Магн. свойства веществ (за исключением диамагнетиков) обусловлены микроскопич. магн. моментами, к-рые обычио связаны со спином электронов и ядер и образуют т. н. магн., или спиновую, систему (CC). Энергия, CC складывается из её взаимодействия с виеш. маги, полем H (зеемаиовсиая энергия, см. Зеемана эффект), внутрикристаллическим полем и между самими микроскопич. моментами (энергия спин-спинового взаимодействия). Р. м., при к-рой полная энергия CC ке меняется, а лишь перераспределяется между степенями свободы магн. моментов, наз. с п и я - с п и и о в о й; Р. м., изменяющая полную энергию CC1 наз. с п и и-решёточЯой. Она устанавливает равновесие меяй-ду CC и термостатом («решёткой»); последний термин часто ие ограничивают случаем решётки кристалла, а Имеют в виду все степеин свободы, кроме’ ориентации спииов (тепловое движение молекул жидкости, электронов проводимости в.металле н пр.).
Парамагнетики. Равновесному состоянию парамагнетика, находящегося при т-ре T во виеш. магн. поле Н,
їоотйетствует равиовеейое значение его намагниченности M0, направленной, как правило, по H (Cm.- Парамагнетизм). Любое изменение величины или исправления поля Я приводит к Р. м., в процессе к-рой M стремится к своему новому равновесному значению. При атом релаксация продольной (Л/ц) и поперечной (Mi) по отношению к H составляющих вектора намагниченности происходит с разной скоростью. Соответственно различают время продольной релаксации T1 и время поперечной релаксации т8; как правило, T1 > т2. Во мн. случаях оба вида релаксации можно описать феиоменологич. ур-нием, нолученным Ф. Блохом (F. Bloch1 1946):
— —"у[МЫ\—і — —J _ JcMltm*.. ^ (1)
dt Xj Tj Tj
їде у — магнитомеханическое отношение для носи-
телей магнетизма (электронов или ядер); », /, к —
единичные векторы осей х, у, z; поле H направлено вдоль оси г. Первое слагаемое в правой части (1) описывает прецессию вектора M вокруг направления H с частотой D0 = у H (см. Л ар мора прецессия). Второе н третье слагаемые соответствуют поперечной релаксации. Её причиной является расфазировка (нарушение когерентности фаз) прецессии отд. микроскопич. моментов вещества, приводящая к эспоненц. затуханию Afi с временем T2. Источником поперечной релаксации когут быть как спин-спииовые, так и спии-решёточ-ные взаимодействия, в зависимости от того, какие из ййх эффективнее. Др. причиной затухания могут быть разл. статические неоднородности (иапр., неоднородности внеш. поля Н), вызывающие разброс частот прецессии индивидуальных спинов. В этом случае поперечная релаксация обратима (см. Спиновое эхо). В электронных парамагнетиках время T2 попадает в диапазон от IO"9 с (иеразбавлйгные парамагн. соли) до IO-6— IO-4 с (диамагн. кристаллы с примесью парамагн. ионов), для ядериых спиновых систем — от 10“* с (твёрдые тела) до секукд (жидности). В последнем случае замедление релаксации обусловлено усреднением анизотропных спиновых взаимодействий из-за быстрого теплового движения молекул.
