Die Plasmaphysik ist eines der lebendigsten Forschungsgebiete der modernen Physik. Der Großteil des sichtbaren Universums liegt in der Form von Plasmen vor. Hier auf der Erde ist eines der ambitioniertesten Ziele die Energiegewinnung aus der kontrollierten Kernverschmelzung. Robert Goldston und Paul Rutherford forschen beide am Plasma Physics Laboratory der Princeton University, einem der weltweit führenden Institute der Plasmaphysik. In diesem Lehrbuch für Physik- und Ingenieurstudenten nach dem Vordiplom bereiten sie den Stoff didaktisch geschickt auf. Zahlreiche Übungsaufgaben dienen zur Lernkontrolle.…mehr
Die Plasmaphysik ist eines der lebendigsten Forschungsgebiete der modernen Physik. Der Großteil des sichtbaren Universums liegt in der Form von Plasmen vor. Hier auf der Erde ist eines der ambitioniertesten Ziele die Energiegewinnung aus der kontrollierten Kernverschmelzung. Robert Goldston und Paul Rutherford forschen beide am Plasma Physics Laboratory der Princeton University, einem der weltweit führenden Institute der Plasmaphysik. In diesem Lehrbuch für Physik- und Ingenieurstudenten nach dem Vordiplom bereiten sie den Stoff didaktisch geschickt auf. Zahlreiche Übungsaufgaben dienen zur Lernkontrolle.
Robert Goldston und Paul Rutherford forschen beide am Plasma Physics Laboratory der Princeton University, einem der weltweit führenden Institute der Plasmaphysik.
Inhaltsangabe
1 Einführung in die Welt der Plasmen.- 1.1 Was ist ein Plasma?.- 1.2 Wie werden Plasmen hergestellt?.- 1.3 Wozu sind Plasmen gut?.- 1.4 Elektronen in einer Vakuumröhre.- 1.5 Die Bogenentladung.- 1.6 Die thermische Geschwindigkeitsverteilung in einem Plasma.- 1.7 Debye-Abschirmung.- 1.8 Materialproben in einem Plasma.- Ein-Teilchen-Bewegung.- 2 Die Bewegung von Teilchen in homogenen Feldern.- 3 Die Drift in inhomogenen Magnetfeldern.- 4 Die Teilchendrift in zeitabhängigen Feldern.- 5 Abbildungen.- Plasmen als Flüssigkeiten.- 6 Die Strömungsgleichungen eines Plasmas.- 7 Strömungsgleichungen vs. Führungszentrum.- 8 Magnetohydrodynamik.- 9 Das magnetohydrodynamische Gleichgewicht.- Stoßprozesse in Plasmen.- 10 Teilweise und vollständig ionisierte Plasmen.- 11 Stöße in vollständig ionisierten Plasmen.- 12 Diffusion in Plasmen.- 13 Die Fokker-Planck-Gleichung für Coulomb-Stöße*.- 14 Stöße schneller Ionen in einem Plasma*.- Wellen in flüssigen Plasmen.- 15 Kleine Wellen in anisotropen, dispersiven Stoffen - Grundlagen.- 16 Wellen in einem unmagnetisierten Plasma.- 17 Hochfrequente Wellen in einem magnetisierten Plasma.- 18 Niederfrequente Wellen in magnetisierten Plasmen.- Instabilität in flüssigen Plasmen.- 19 Die Rayleigh-Taylor-Instabilität.- 20 Die Tearing-Instabilität.- 21 Driftwellen und Instabilitäten*.- Kinetische Theorie.- 22 Die Vlasov-Gleichung.- 23 Vlasovs kinetische Theorie der Plasmawellen.- 24 Kinetische Theorie der Plasmawellen nach Landau.- 25 Geschwindigkeitsraum-Instabilitäten und nichtlineare Theorie.- 26 Die driftkinetische Gleichung und kinetische Driftwellen*.- A Physikalische Größen und ihre SI-Einheiten.- B Gleichungen im SI-System.- C Physikalische Konstanten.- D Vektorformeln.- D.1 Vektoridentitäten.- D.2 Matrixnotation.-D.2.1 Kronecker-Delta.- D.2.2 Levi-Civita-Symbol.- E Differentialoperatoren in kartesischen und krummlinigen Koordinaten.- F Weiterführende Literaturvorschläge.- Sachwortverzeichnis.
1 Einführung in die Welt der Plasmen.- 1.1 Was ist ein Plasma?.- 1.2 Wie werden Plasmen hergestellt?.- 1.3 Wozu sind Plasmen gut?.- 1.4 Elektronen in einer Vakuumröhre.- 1.5 Die Bogenentladung.- 1.6 Die thermische Geschwindigkeitsverteilung in einem Plasma.- 1.7 Debye-Abschirmung.- 1.8 Materialproben in einem Plasma.- Ein-Teilchen-Bewegung.- 2 Die Bewegung von Teilchen in homogenen Feldern.- 3 Die Drift in inhomogenen Magnetfeldern.- 4 Die Teilchendrift in zeitabhängigen Feldern.- 5 Abbildungen.- Plasmen als Flüssigkeiten.- 6 Die Strömungsgleichungen eines Plasmas.- 7 Strömungsgleichungen vs. Führungszentrum.- 8 Magnetohydrodynamik.- 9 Das magnetohydrodynamische Gleichgewicht.- Stoßprozesse in Plasmen.- 10 Teilweise und vollständig ionisierte Plasmen.- 11 Stöße in vollständig ionisierten Plasmen.- 12 Diffusion in Plasmen.- 13 Die Fokker-Planck-Gleichung für Coulomb-Stöße*.- 14 Stöße schneller Ionen in einem Plasma*.- Wellen in flüssigen Plasmen.- 15 Kleine Wellen in anisotropen, dispersiven Stoffen - Grundlagen.- 16 Wellen in einem unmagnetisierten Plasma.- 17 Hochfrequente Wellen in einem magnetisierten Plasma.- 18 Niederfrequente Wellen in magnetisierten Plasmen.- Instabilität in flüssigen Plasmen.- 19 Die Rayleigh-Taylor-Instabilität.- 20 Die Tearing-Instabilität.- 21 Driftwellen und Instabilitäten*.- Kinetische Theorie.- 22 Die Vlasov-Gleichung.- 23 Vlasovs kinetische Theorie der Plasmawellen.- 24 Kinetische Theorie der Plasmawellen nach Landau.- 25 Geschwindigkeitsraum-Instabilitäten und nichtlineare Theorie.- 26 Die driftkinetische Gleichung und kinetische Driftwellen*.- A Physikalische Größen und ihre SI-Einheiten.- B Gleichungen im SI-System.- C Physikalische Konstanten.- D Vektorformeln.- D.1 Vektoridentitäten.- D.2 Matrixnotation.-D.2.1 Kronecker-Delta.- D.2.2 Levi-Civita-Symbol.- E Differentialoperatoren in kartesischen und krummlinigen Koordinaten.- F Weiterführende Literaturvorschläge.- Sachwortverzeichnis.
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