概述

物理本质

等离子体中的德拜长度

电解质中的德拜长度

概述

德拜半径

Debye radius

德拜半径（也叫德拜长度）是以荷兰物理学家、化学家德拜（Peter Debye）的名字命名的等离子物理中常用的一个物理量。他表征了在等离子体和其他导体中运动带电体（如电子）对于电场屏蔽的尺度。换言之，德拜半径就是电荷能够起作用的最远的距离。通常所说的“德拜球”就是以德拜长度为半径的球体，它表示了一个球体范围，在该球体范围以外电荷都是被屏蔽的。

物理本质

德拜长度这一概念本质上来源于考虑由于带电离子电子云对于电势的屏蔽效应，其中带电离子的能量决定了其密度。如果被屏蔽的势能用φ来表示，则带电量为q的电荷在该电场中能量为qφ。为了方便起见，可以取电荷电量q为一个单位电荷。

The Debye length arises naturally in considering the screening of a source of electric potential by a cloud of charged particles whose density is determined by their energy in the electrical potential. If the potential to be screened is denoted by , the energy of a charged particle of charge q in this potential is qφ. It is convenient to take the charge q as the elementary charge of the electron. Assuming the likelihood of finding a particle with this energy is determined by a Boltzmann distribution, the number of particles at a location where the potential is φ becomes:

等离子体中的德拜长度

等离子体宏观上是电中性的，但是由于电子的热运动，等离子体局部会偏离电中性。这种偏离不会无限扩大，因为电荷之间的库仑作用会使周围电子朝向能恢复该区域电中性的方向运动。其中偏离电中性的区域的最大尺度称为德拜长度λ。当观察的系统的尺度L>λ时，系统成中性；当观察的系统尺度L<λ时，系统可能出现非电中性。

电解质中的德拜长度

在电解质溶液中，德拜长度常以κ表示，计算公式为：

其中

I 是离子力, ε0 真空中的电介质常量, εr是溶液的相对电介质常量, k 是波尔兹曼常数, T 是绝对温度, NA 是阿伏伽德罗常量. e 是元电荷所带电量,