具体描述
《普通高等教育"十五"国家级规划教材:等离子体物理学》是普通高等教育“十五”国家级规划教材。由于等离子体在温度和密度等宏观参量上跨度非常之大，在空间和时间尺度上存在多个不同量级的标长，因此《普通高等教育"十五"国家级规划教材:等离子体物理学》主要强调等离子体物理学在物理图像和数学处理上与众不同的特点。全书共分九章，包括导论、单粒子运动、磁流体力学、波动现象、平衡与稳定性、碰撞与输运、动理学理论、非线性效应和等离子体应用；一方面试图较系统地介绍等离子体物理学的基本内容及研究进展，另一方面试图较清楚地论述等离子体微观现象和宏观现象之间、快过程和慢过程之间的分野和联系。
深入探索宇宙的基石：流体力学与磁流体力学精要 本书旨在为读者提供一个坚实而深入的流体力学基础，并在此基础上，构建起对磁流体力学（MHD）这一跨学科核心领域的全面理解。我们将完全避开对等离子体物理的直接讨论，聚焦于描述宏观物质运动和电磁场相互作用的普适性理论框架。 第一部分：经典流体力学基础 本部分从描述流体运动的数学工具和基本物理原理入手，为后续复杂理论的建立奠定不可动摇的基础。 第一章：流体运动学的描述 我们将首先确立描述流体运动的两种基本视角：物质点描述（拉格朗日视角）和场域描述（欧拉视角）。重点讨论各种描述符，如流线、迹线和时间线，并详述连续性方程的推导与物理意义，理解质量守恒在流体系统中的体现。 第二章：流体动力学方程组 本章深入探讨描述流体动态行为的核心方程——纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程。我们将从动量守恒定律出发，详细解析粘性项、压力梯度项和外力项的物理内涵。特别地，本章将区分牛顿流体与非牛顿流体的本构关系，探讨它们在不同剪切速率下的行为差异。随后，将讨论能量方程的构建，引入热力学第一定律，并探讨在不同边界条件下的热传导与对流效应。 第三章：理想流体的运动 在引入粘性和热传导的复杂性之前，我们首先考察理想流体（即无粘、不可压缩或定常状态下的可压缩流体）的情况。欧拉方程的导出和分析是本章的重点。我们将分析伯努利原理的严格推导及其适用范围，并探讨环量定理（开尔文涡度定理）在无旋流场分析中的关键作用，包括势流理论的基本概念。 第四章：湍流现象与统计描述 湍流是流体力学中最具挑战性的课题之一。本章将从描述湍流的复杂性出发，介绍雷诺平均（Reynolds Averaging）方法，导出雷诺应力方程。我们不会深入讨论湍流模型（如k-epsilon或SGS），而是侧重于湍流的统计特征，如脉动速度、湍流强度和能量级串的概念，为理解复杂流动中的能量耗散提供框架。 第二部分：电磁场与流体相互作用的普适理论 在掌握了纯流体力学的工具后，我们将引入电磁场对物质运动的耦合作用，重点在于建立描述导电流体运动的宏观框架，即磁流体力学（MHD）的通用前身。 第五章：麦克斯韦方程组的回顾与选择 本章从电磁场的角度回顾麦克斯韦方程组。我们将重点讨论在宏观尺度上，何时可以采用准静态近似，何时必须考虑完整的时变场效应。讨论洛伦兹力作为作用于流体的基本电磁力源项的数学表达。 第六章：导电介质中的本构关系与欧姆定律 探讨电流密度与电场、磁场之间的关系。我们将详细分析在不同电导率假设下（完美导体、有限导电介质）的边界条件和本构方程。重点分析欧姆定律的微分形式，并探讨电磁感应现象在运动流体中的体现。 第七章：磁流体力学方程组的构建 本章是本书的核心之一。我们将耦合第五章和第六章的电磁理论与第二章的流体力学方程组。通过代入洛伦兹力项和电流密度，推导出完整的磁流体力学（MHD）方程组。我们将明确区分质量守恒、动量守恒（包含电磁应力张量）、能量守恒以及麦克斯韦方程组的耦合形式。 第八章：理想MHD近似与磁场动力学 在“理想MHD”的假设下（即无限大电导率），我们重点分析磁场与流体之间的“冻结”关系。推导并深入解析磁场输运方程，强调磁场拓扑结构在流动中的不变性（磁拓扑保护原理）。分析磁流体动力学中的阿尔芬波（Alfvén Waves）的传播特性、相速度和偏振，将其视为电磁场和物质运动耦合的特征解。 第九章：磁场对流动的约束与稳定性考量 本章探讨磁场如何影响流体的宏观动力学。分析磁压力和磁张力对动量方程的贡献。我们将引入磁扩散的概念，讨论有限电导率下磁场线如何“泄漏”或“扩散”穿透导电介质。最后，对磁场约束下的基本稳定性问题进行初步探讨，例如瑞利-泰勒不稳定性在存在磁场时的修正形式，侧重于磁场对界面失稳过程的抑制或促进作用，但不深入涉及电离气体中的微观不稳定性。 总结 本书旨在构建一个坚实的、基于连续介质假设的宏观动力学理论体系，覆盖从经典流体力学到电磁场耦合动力学的核心概念和数学描述。内容严格限制在流体运动、粘性效应、能量传递以及宏观导电介质中电磁力与运动的耦合分析，完全不涉及等离子体的微观涨落、输运系数的微观计算或波恩-奥本海默近似等与等离子体物理密切相关的特定领域。读者将掌握描述宏大尺度下导电流体行为所需的全套数学工具。
作者简介
目录信息
第一章 导论
1.1 等离子体——物质第四态
1.1.1 什么是等离子体
1.1.2 如何研究等离子体
1.2 描述等离子体的基本参量
1.2.1 等离子体独立参量
1.2.2 等离子体的几个特征参量
1.3 德拜屏蔽效应
1.3.1 德拜长度
1.3.2 德拜势
1.3.3 德拜半径的物理意义
1.4 等离子体的集体振荡
1.4.1 等离子体振荡
1.4.2 等离子体电子振荡频率
1.4.3 振荡频率的物理意义
第二章 单粒子轨道运动
2.1 引言
2.2 带电粒子在均匀恒定电磁场中的运动
2.2.1 在均匀磁场中的运动——拉莫尔回旋
2.2.2 在均匀磁场和电场中的电漂移运动
2.2.3 在任意常数力场和重力场中的漂移运动
2.3 带电粒子在非均匀恒定电磁场中的运动
2.3.1 回旋中心漂移近似
2.3.2 带电粒子的梯度漂移
2.3.3 带电粒子的曲率漂移
2.3.4 有限拉莫尔半径效应
2.3.5 回旋中心沿磁场的运动
2.3.6 非均匀电场引起的电漂移
2.4 带电粒子在随时间缓慢变化的均匀电磁场中的运动
2.4.1 带电粒子在缓慢变化的磁场中的运动
2.4.2 带电粒子在缓慢变化的电场中的极化漂移
2.5 缓慢运动不变量
2.5.1 磁矩的不变性和磁镜效应
2.5.2 纵向不变量
2.5.3 磁通不变量
2.6 带电粒子在高频电磁波中的运动
2.6.1 在弱电磁波中的颤抖运动
2.6.2 电子在强激光场中的相对论运动
2.6.3 初始条件的影响
2.6.4 电子加速问题
2.7 弱非均匀恒定电磁场中回旋中心漂移运动的一般理论
第三章 磁流体力学
3.1 流体力学
3.1.1 描写流体运动的两种方法——拉格朗日方法和欧拉方法
3.1.2 应力张量
3.1.3 基本方程
3.2 磁流体力学方程组
3.2.1 电磁场方程
3.2.2 考虑电磁力的流体力学方程
3.2.3 状态方程
3.2.4 双成分的磁流体力学 广义欧姆定律
3.3 磁压力与磁张力
3.4 磁扩散与磁冻结
3.4.1 磁感应方程
3.4.2 磁扩散效应
3.4.3 磁冻结效应
3.5 均匀定常磁场中的流体漂移
3.5.1 抗磁性漂移
3.5.2 玻耳兹曼关系
3.5.3 等离子体近似
3.6 磁流体力学波
3.6.1 阿尔芬波
3.6.2 磁声波
3.6.3 阿尔芬波和磁声波的直观物理图像
第四章 等离子体中的波动现象
4.1 引言
4.2 等离子体双流体方程组
4.3 有关波动的几个基本概念
4.3.1 波的表示法
4.3.2 群速度
4.3.3 波的偏振
4.3.4 射线轨迹方程（几何光学近似）
4.4 非磁化等离子体中的波
4.4.1 朗缪尔波
4.4.2 离子声波
4.4.3 电磁波
4.5 磁化等离子体中的静电波
4.5.1 高混杂静电振荡和高混杂波
4.5.2 静电离子波
4.6 磁化等离子体中的高频电磁波
4.6.1 垂直于磁场传播的高频电磁波
4.6.2 平行于磁场传播的高频电磁波
第五章 等离子体的平衡与稳定性
5.1 引言
5.2 磁流体力学平衡
5.2.1 基本方程
5.2.2 磁面和磁通
5.2.3 一维Grad—Shafranov平衡方程
5.3 双流不稳定性
5.4 能量原理
5.5 直线箍缩等离子体柱的不稳定性
5.5.1 m≠0内交换模
5.5.2 m=0内交换模
5.6 瑞利-泰勒不稳定性
5.6.1 重力瑞利一泰勒不稳定性
5.6.2 磁场对瑞利一泰勒不稳定性的影响
5.7 撕裂模不稳定性
5.7.1 电阻MHD方程组和物理模型
5.7.2 边界层方法和方程组的解
第六章 等离子体中的碰撞与输运
6.1 等离子体中的二体碰撞
6.1.1 二体碰撞
6.1.2 二体碰撞过程中粒子动量和动能的传递
6.1.3 偏转角的表达式
6.1.4 散射截面
6.2 等离子体中的库仑碰撞、库仑对数
6.2.1 等离子体中的库仑碰撞
6.2.2 库仑对数
6.2.3 电阻率
6.3 输运过程的经验定律
6.3.1 扩散过程
6.3.2 热传导过程
6.3.3 粘滞过程
6.4 无磁场弱电离等离子体中的输运过程
6.4.1 迁移率与扩散系数
6.4.2 双极扩散
6.5 均匀恒定磁场中弱电离等离子体的输运过程
6.6 无磁场强电离等离子体中的输运过程
6.7 强电离等离子体中横越磁场的输运过程
第七章 动理学理论简介
7.1 弗拉索夫方程
7.1.1 粒子分布函数
7.1.2 弗拉索夫方程
7.2 电子等离子体波及其朗道阻尼
7.2.1 电子等离子体波的动理学描述
7.2.2 弗拉索夫方法
7.2.3 朗道阻尼
7.3 朗道阻尼的物理意义
7.3.1 朗道阻尼的物理图像
7.3.2 非捕获粒子的动能
7.3.3 初始条件的影响
7.4 非磁化等离子体中静电波色散关系的一般形式
7.5 等离子体色散函数
7.6 离子声波及其朗道阻尼
· · · · · · (收起)
1.1 等离子体——物质第四态
1.1.1 什么是等离子体
1.1.2 如何研究等离子体
1.2 描述等离子体的基本参量
1.2.1 等离子体独立参量
1.2.2 等离子体的几个特征参量
1.3 德拜屏蔽效应
1.3.1 德拜长度
1.3.2 德拜势
1.3.3 德拜半径的物理意义
1.4 等离子体的集体振荡
1.4.1 等离子体振荡
1.4.2 等离子体电子振荡频率
1.4.3 振荡频率的物理意义
第二章 单粒子轨道运动
2.1 引言
2.2 带电粒子在均匀恒定电磁场中的运动
2.2.1 在均匀磁场中的运动——拉莫尔回旋
2.2.2 在均匀磁场和电场中的电漂移运动
2.2.3 在任意常数力场和重力场中的漂移运动
2.3 带电粒子在非均匀恒定电磁场中的运动
2.3.1 回旋中心漂移近似
2.3.2 带电粒子的梯度漂移
2.3.3 带电粒子的曲率漂移
2.3.4 有限拉莫尔半径效应
2.3.5 回旋中心沿磁场的运动
2.3.6 非均匀电场引起的电漂移
2.4 带电粒子在随时间缓慢变化的均匀电磁场中的运动
2.4.1 带电粒子在缓慢变化的磁场中的运动
2.4.2 带电粒子在缓慢变化的电场中的极化漂移
2.5 缓慢运动不变量
2.5.1 磁矩的不变性和磁镜效应
2.5.2 纵向不变量
2.5.3 磁通不变量
2.6 带电粒子在高频电磁波中的运动
2.6.1 在弱电磁波中的颤抖运动
2.6.2 电子在强激光场中的相对论运动
2.6.3 初始条件的影响
2.6.4 电子加速问题
2.7 弱非均匀恒定电磁场中回旋中心漂移运动的一般理论
第三章 磁流体力学
3.1 流体力学
3.1.1 描写流体运动的两种方法——拉格朗日方法和欧拉方法
3.1.2 应力张量
3.1.3 基本方程
3.2 磁流体力学方程组
3.2.1 电磁场方程
3.2.2 考虑电磁力的流体力学方程
3.2.3 状态方程
3.2.4 双成分的磁流体力学 广义欧姆定律
3.3 磁压力与磁张力
3.4 磁扩散与磁冻结
3.4.1 磁感应方程
3.4.2 磁扩散效应
3.4.3 磁冻结效应
3.5 均匀定常磁场中的流体漂移
3.5.1 抗磁性漂移
3.5.2 玻耳兹曼关系
3.5.3 等离子体近似
3.6 磁流体力学波
3.6.1 阿尔芬波
3.6.2 磁声波
3.6.3 阿尔芬波和磁声波的直观物理图像
第四章 等离子体中的波动现象
4.1 引言
4.2 等离子体双流体方程组
4.3 有关波动的几个基本概念
4.3.1 波的表示法
4.3.2 群速度
4.3.3 波的偏振
4.3.4 射线轨迹方程（几何光学近似）
4.4 非磁化等离子体中的波
4.4.1 朗缪尔波
4.4.2 离子声波
4.4.3 电磁波
4.5 磁化等离子体中的静电波
4.5.1 高混杂静电振荡和高混杂波
4.5.2 静电离子波
4.6 磁化等离子体中的高频电磁波
4.6.1 垂直于磁场传播的高频电磁波
4.6.2 平行于磁场传播的高频电磁波
第五章 等离子体的平衡与稳定性
5.1 引言
5.2 磁流体力学平衡
5.2.1 基本方程
5.2.2 磁面和磁通
5.2.3 一维Grad—Shafranov平衡方程
5.3 双流不稳定性
5.4 能量原理
5.5 直线箍缩等离子体柱的不稳定性
5.5.1 m≠0内交换模
5.5.2 m=0内交换模
5.6 瑞利-泰勒不稳定性
5.6.1 重力瑞利一泰勒不稳定性
5.6.2 磁场对瑞利一泰勒不稳定性的影响
5.7 撕裂模不稳定性
5.7.1 电阻MHD方程组和物理模型
5.7.2 边界层方法和方程组的解
第六章 等离子体中的碰撞与输运
6.1 等离子体中的二体碰撞
6.1.1 二体碰撞
6.1.2 二体碰撞过程中粒子动量和动能的传递
6.1.3 偏转角的表达式
6.1.4 散射截面
6.2 等离子体中的库仑碰撞、库仑对数
6.2.1 等离子体中的库仑碰撞
6.2.2 库仑对数
6.2.3 电阻率
6.3 输运过程的经验定律
6.3.1 扩散过程
6.3.2 热传导过程
6.3.3 粘滞过程
6.4 无磁场弱电离等离子体中的输运过程
6.4.1 迁移率与扩散系数
6.4.2 双极扩散
6.5 均匀恒定磁场中弱电离等离子体的输运过程
6.6 无磁场强电离等离子体中的输运过程
6.7 强电离等离子体中横越磁场的输运过程
第七章 动理学理论简介
7.1 弗拉索夫方程
7.1.1 粒子分布函数
7.1.2 弗拉索夫方程
7.2 电子等离子体波及其朗道阻尼
7.2.1 电子等离子体波的动理学描述
7.2.2 弗拉索夫方法
7.2.3 朗道阻尼
7.3 朗道阻尼的物理意义
7.3.1 朗道阻尼的物理图像
7.3.2 非捕获粒子的动能
7.3.3 初始条件的影响
7.4 非磁化等离子体中静电波色散关系的一般形式
7.5 等离子体色散函数
7.6 离子声波及其朗道阻尼
· · · · · · (收起)
读后感
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用户评价
评分
200页入门小册子仅供参考 我想说其实等离子体物理很难的
评分真的写的还不错啊，至少我看着觉得蛮有条理的，就是有些推导不怎么清楚，尤其是不稳定那章有一节，不过篇幅所限嘛。内容很全，认真看得差不多了，最后一张非线性应该没时间看了。
评分真的写的还不错啊，至少我看着觉得蛮有条理的，就是有些推导不怎么清楚，尤其是不稳定那章有一节，不过篇幅所限嘛。内容很全，认真看得差不多了，最后一张非线性应该没时间看了。
评分USTC O53-43 / 1 I say that I hate it!!
评分USTC O53-43 / 1 I say that I hate it!!
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