词条 | 绝热不变量 |
释义 | 定义在等离子体物理学中,绝热不变量是指在一个缓慢变化的系统中,若并不具有完全周期性的运动的运动积分仍然为常数,则该运动积分可以称为绝热不变量,又称浸渐不变量,或缓渐不变量。此处系统的变化需要比运动周期慢。 相关量在经典力学中,当一个系统具有周期运动时,对一个周期的作用积分∮pdq为运动常数,其中p和q是广义动量和广义坐标,它们在运动中具有周期性。如果系统缓慢变化,致使运动并不完全周期性,但仍能很好地定义∮pdq,而且运动常数不变,则该运动常数称作绝热不变量。在等离子体物理学中有三个绝热不变量,每一个都与不同类型的周期运动相关。 1、μ第一个绝热不变量为μ,它与带电粒子绕磁力线的周期运动有关: μ=mv⊥/2B 其中m是带电粒子的质量,v⊥是其垂直于磁场的运动速度分量,B是磁感应强度。 2、J第二个绝热不变量是纵向不变量J。考虑在两个磁镜间被俘获的一个带电粒子,它在磁镜间反跳,因而以“反跳频率”作周期运动。纵向不变量J在两个转向点a与b之间的半周内加以定义: 其中ds是沿磁力线方向的程长元,v∥是沿磁力线方向的速度分量。 3、Φ第三个绝热不变量为Φ,它与导向中心在磁场中周期性漂移有关,由带电粒子在一个漂移周期经过的路程所包围的总磁通量定义。很明显,当磁场变化时,带电粒子将停留在这样一个表面上,使得所包围的磁力线总数保持不变。 |
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