电荷屏蔽效应能保持等离子体在 l ? 范D 围内 为电中性，称为准电中性。这是电离气体成 为等离子体的基本条件之一。
等离子体物理学是人类认识和控制地球环境变化、 开发空间产业、维持全球通讯的重要保证。太阳等 离子体热核能量的输出和传输、磁层和电离层中能 量的转化和分配，对于认识和保障地球环境有深远 的意义。空间等离子体物理学研究能为保障航天安 全和空间应用提供理论依据。研究电离层等离子体 环境及其对电波传播的影响，保障和改善通讯、导 航和授时精度的重要作用。
等离子体物理学科方向 主要研究内容
等离子体物理主要研究等离子体的整体形态和集体 运动规律、等离子体与电磁场及其它形态物质的相 互作用。
等离子体物理研究范围非常广泛：磁约束聚变等离 子体、惯性约束聚变等离子体、空间等离子体、天 体等离子体、低温等离子体、非中性等离子体、尘 埃等离子体、基础等离子体等
曼分布
ne ne0ee/Te
ne0为不受中心电荷影响时的电子密度, Te为电 子温度
电中性（初始）： Zni0 ne0
空间电荷分布(r) n e0 e (1 e e /T e) q(r)
高温条件： e = Te ee/Te 1e/Te ( r ) n e 0 e 2/ T e q ( r ) 0/D 2 q ( r )
在等离子体中考察任一个带
电粒子，由于它的静电场作
用，在其附近会吸引异号电
荷的粒子、同时排斥同号电
荷的粒子，从而在其周围会
出现净的异号“电荷云Βιβλιοθήκη ，这样就削弱了这个带电粒子
对远处其他带电粒子的作用，
+
这就是电荷屏蔽现象。因此
在等离子体中，一个带电粒
子对较远处的另一个带电粒
子的作用，就不再是库仑势，
而应是“屏蔽库仑势”。
r = D
(r)q/40r
两个粒子之间的作用为库仑势
r D
er / D
因子起重要作用。
一般情况下，等离子体中带电粒子间长程 部分的相互作用是主要的。
D是等离子体的一个重要特征参量，它可作 为等离子体空间宏观尺度的量度。
等离子体定义(1)
D 是等离子体空间尺度的下限，当等离子体 空间尺度 l ? 时D ,才能保证等离子体的准电中 性。
20世纪30年代到50年代初在借鉴其它学科研究方 法的基础上建立了等离子体物理的基本理论框架 和描述方法，同时把其研究范围从电离气体、金 属中电子气拓展到电离层和天体。
20世纪50年代起，在受控热聚变研究和空间技术 的巨大推动下，等离子体物理才得到充分的发展 并成熟起来，
20世纪70年代末成为物理学界公认的一门新的物 理学独立分支学科。
“Plasma”
等离子体英文词 “Plasma” 源予希腊文 “πλασμα”，是1928年朗缪尔把辉光放电 产生的电离气体命名为“Plasma”而引入的。
中文译词“等离子体”（台湾称“电浆”） 其本意是电离状态气体正负电荷大体相等， 整体上处于电中性（准电中性）。
等离子体物理学
19世纪30年代气体放电管中电离气体的研究
等离子体物理学研究开辟了由高技术开发的新领域。 非中性等离子体的研究产生了一批崭新的具有革命 性意义的高技术项目，如相干辐射源的研制和粒子 加速器新概念的提出。将在能源、国防、通讯、材 料科学和生物医学中发挥重要作用。对基本物理过 程的深入研究已成为推动这些技术取得突破性进展 的关键。
等离子体物理学各领域的研究还提出了一些带有共 性、密切相关的基本问题，如波和粒子相互作用、 等离子体加热、混沌、湍流和输运、等离子体鞘层 和边界层,磁场重联和发动机效应等。这些问题构成 了等离子体物理进一步发展的重要内容。
等离子体物理学影响与作用
等离子体广泛存在于宇宙空间，认识和掌握各种 条件下等离子体运动规律是人类认识宇宙中各种 现象的基本前提。所以，等离子体物理是向我们 提供太阳、恒星、行星际介质和银河系知识的基 石之一。
等离子体物理学研究为人类解决能源问题带来希 望。因为受控核聚变可以为人类提供长期用之不 竭的新能源。然而，实现核聚变能利用，要求改 善约束和加热等离子体的方法。因此，掌握高温 等离子体的运动规律是实现受控核聚变的关键。
电荷屏蔽现象计算
原点处有电荷为q的粒子,空间电荷分布为
(r)Z n ien eeq (r)
球对称空间电势分布应满足方程
2(r)(r)/0
由于离子惯性比电子大得多，可以忽略离 子运动的影响，即
ni ni0
n0是离子不受中心电荷q影响时的均匀分布
假设电子受电势的影响处于热平衡状态，
电子密度平衡分布可取势场为φ时的玻尔兹
D 0Te /ne0e2
方程为
2( r ) ( r )/0 /D 2 q ( r )/0
方程的解
(r) q er/D 40r
电荷屏蔽效应后中心电荷q的作用势，称
为屏蔽库仑势 参量 具D 有长度的量纲，称为德拜屏蔽长
度，它是反映电荷屏蔽效应的特征长度。
电荷屏蔽效应的特征长度意义
等离子体基本概念
* 宇宙中的暗物质
宇宙中存在着许多不发光的天体，诸如暗星、行 星和黑洞等，并且在星际空间还存在着大量不可 见的尘埃和气体，即暗物质。因此，我们看到的 物质显然比宇宙中实际存在的物质少。
在整个宇宙中必然存在着大量的不可见物质或暗 物质。
天文观测数据还表明，宇宙中不仅存在暗物质， 而且暗物质还将占宇宙物质的绝大部分。
等离子体物理在理论上也是对物理学的严峻挑战。 它涉及多体的长程相互作用、强磁场以及电磁场与 多粒子体系耦合等。
2.2 等离子体的基本性质
1. 电荷屏蔽现象与等离子体准电中性 电荷屏蔽现象：
等离子体是由大量带电粒子组成的多 粒子体系。两个带电粒子之间本来是 简单的库仑作用，由于周围大量带电 粒子的存在，会出现电荷屏蔽现象， 这是等离子体的重要特征之一。
等离子体物理学研究可促进低温等离子体技术在国 民经济各领域中广泛应用。等离子体处理加工技术 已成为一些重要产业（如微电子、半导体、材料、 航天、冶金等）的关键技术，而在灭菌、消毒、环 境污染处理、发光和激光的气体放电、等离子体显 示、表面改性、同位素分离、开关和焊接技术等方 面的应用已创造了极大的经济效益。