Tasavvur qiling, siz kichkina koptokchani xonangiz devoriga otib, uni devorga urilib qaytishida yana tutib olib, o‘ynamoqdasiz. Albatta, har safar koptokchani devorga otganingizda u devorga borib urilib qaytadi

 

6 mavzu

Fizika va kimyoda plazma (yun. πλάσσω, plasso — „shakl quyaman“) atamasi ostida gazga oʻxshash, zarrachalari ionlashgan modda holati tushuniladi. Gazni qizdirish uning atom yoki molekulalarini ionlantirib, plazmaga aylantirishi mumkin.^[1] Issiqlikdan tashqari kuchli elektromagnit maydoni (lazer yoki mikrotoʻlqin) yordamida ham plazma hosil qilish mumkin.^[2]

Plazma (yun. plasma — shakllangan) — toʻliq yoki kisman ionlashgan va har bir elementar hajmdagi elektron va ionlarning yigʻindi zaryadi nolga teng boʻlgan gaz. Suyuqlikning gaz holatiga oʻtishi bugʻlanish, qattiq jismning gaz holatigaoʻtishi sublimatsiya deb ataladi. Har qanday jism kuchli qizdirish natijasida gaz holatiga oʻtadi. Agar temperatura yanada oshirilsa, issiqlik energiyasi taʼsirida molekulalarning ionlarga ajralish jarayoni boshlanadi. Gazning ionlanishi turli vositalar yordamida, mas, yoritish, elektronlar yoki boshqa zarralar bilan bombardimon qilish natijasida ham sodir boʻlishi mumkin. P. hajm birligidagi ionlashgan atomlar sonining shu hajm birligidagi barcha atomlar soniga nisbati P.ning ionlanish darajasi a deyiladi. a ning qiymatiga qarab zaif, kuchli va toʻla ionlashgan P. boʻladi. Kosmos va Yer sharoitlarida, hozirgi zamon texnikasida P. holatidagi modda gʻoyat katta rol oʻynaydi. Gazlardan tok oʻtish hodisalari, yaʼni gazlardagi razryadlar, yashin, uchqun, elektr yoyi kabi hodisalar P. bilan bogʻliq. Yer atmosferasining yuqori qatlami Quyosh va boshqa kosmik omillar taʼsirida zaif ionlashgan P. boʻlib, ular quyosh shamoli kurinishida Yer magnitosferasi va ionosferasini tashkil qiladi. Quyosh va yuqori temperaturali yulduzlar toʻla ionlashgan P.dan iborat. P. zichligi (1 sm dagi elektron yoki ionlar soni) quyidagi qiymatlarga ega boʻladi: galaktik fazoda p ~ 10 , quyosh shamolida p ~ 10 , qattiq jismlarda p - 1O22. "P." terminini fanga birinchi boʻlib amerikalik olimlar I.Lengmyur va L.Tonks kiritgan (1923).

Umumiy holda P.ni tashkil etuvchi elektronlar, ionlar va neytral atomlarning oʻrtacha kinetik energiyalari birbiridan farq qilishi mumkin. Bunday termodinamik muvozanatsiz holatdagi P.ga noizotermik P. deb ataladi. Mas, gaz razryadli P.da har bir elektronning oʻrtacha kinetik energiyasi ionnikiga qaraganda unlab marotaba katta boʻladi. P .ning muvozanatsiz holati razryad tokining energiyasi hisobiga saqlanib turishi mumkin. Maʼlumki, tashqi manba energiyasi asosan, elektronlar qabul qiladi. Elektron massasi ion yoki neytral zarra massasiga nisbatan bir necha ming marta kichik boʻlganligi sababli, toʻqnashuvlar natijasida elektronlar energiyasining juda oz qismigina boshqa zarralarga oʻtishi mumkin. Elektronlar energiyasining kamayishi tashqi manba energiyasi hisobiga toʻldirila boradi. Shunday qilib, elektronlar, ionlar va neytral zarralarning har qaysisi oʻziga xos oʻrtacha kinetik energiyaga, demak temperaturaga ega. Elektronlar temperaturasi Te, ionlar temperaturasi T: va neytral zarralar temperaturasi To orqali belgilanadi. Odatda Toga nisbatan T, kattaroq. Te esa ancha katta boʻladi.

P. ni harakterlovchi eng muhim fizik kattalik Debay radiusidir, uning mohiyatini quyidagicha tushuntirish mumkin. Agar P. tarkibidagi biror q zaryadli zarra vakuumda boʻlganida edi, uning oʻzidan g masofa uzoqlikdagi nuqtada hosil qilayetgan potensiali formula orqali aniqlanar edi. Plazmada esa kuzatilayotgan bu zaryadli zarra boshqa zaryadlangan zarralar bilan qurshab olingan. Zaryadlar orasida oʻzaro taʼsir kuchlari mavjudligi tufayli kuzatilayotgan zaryad atrofiga koʻproq unga teskari ishorali zarralar yigʻiladi va ular q zaryad maydo-nini kuchsizlantiradi. Hisoblashlarning koʻrsatishicha, P.dagi q zaryadning potensiali masofa ortishi bilan quyidagi qonuniyat boʻyicha oʻzgarib boradi: bundagi D kattalik temperaturaga, hajm birligidagi zarralar soniga, ularning zaryadiga bogʻliq. Jumladan, agar izo-termik P. faqat elektronlardan yoki bir xil zaryadli ionlardan iborat boʻlsa bu yerda elektronlar (yoki ionlar)ning hajm birligidagi soni i orqali va elektron zaryadi ye orqali belgilanadi. r " D boʻlganda, yaʼni D ga nisbatan katta masofalarda zaryadlarning elektr maydoni juda zaiflashadi. Bu hodisa zaryad maydonining ekranlanishi, ekranlanishini xarakterlovchi D kattalik esa ekranlanish radiusi yoki Debay radiusi deb yuritiladi. Mas, vodorod P.sida T=105A’ va ya=1016sm"3 ekan, Debay radiusi £>=1,5-10~5 sm. Radiusi D ga teng sfera ichidagi barcha zaryadli zarralarning soni Debay soni deyiladi. Debay soni katta boʻlgandagina P.ni gaz deb hisoblash mumkin. P.ning asosiy xususiyati shundan iboratki, undagi musbat va manfiy zaryadlar zichliklari deyarli bir-biriga tengdir. Bu xususiyat P.ning kvazineytralligi deyiladi. P. egallagan joyning chizigʻiy oʻlchami Debay radiusidan ancha katta holatdagina kvazineytrallik roʻy beradi.

Moddaning qattiq, suyuq yoki gaz qolatlarda boʻlishi uning agregat holatlari deyiladi. Yuqorida aytilganlardan ravshanki, P. xususiyatlari moddaning oddiy gaz holatidagi xususiyatlaridan koʻp jihatdan farq qiladi. Shuning uchun P.ni moddaning toʻrtinchi holati deb hisoblanadi. P. xususiyatlaridan foydalanish xrz. zamon texnikasi taraqqiyotida gʻoyat katta ahamiyatga ega.

Plazma bu ko‘p sonli ionlar va elektronlardan tashkil topgan kuchli ionlashgan gazdir. Plazma hosil qilish uchun, energiyaning turli shakllaridan - issiqlik energiyasi, elektr, yoki, nurlanish energiyalaridan foydalanish mumkin. Masalan, gazni shunchalik kuchli qizdirilsaki, unda, atomlarning o‘zaro to‘qnashishi natijasida, bir-biridan elektronlarni urib chiqarib yuborsa, ushbu gaz plazma holatiga o‘tadi. Gazning o‘zi singari, plazma ham, o‘zi turgan idish shakliga kiradi. Oddiy gazlardan farqli o‘laroq, plazma magnit maydoni ta'sirida turli xil strukturalar hosil qiladi va ularning ko‘rinishi xuddi naqshlar singari, turli katakchalar, qatlamlar va chiziqlar ko‘rinishida bo‘ladi. Shuningdek, oddiy gazlarda uchramaydigan yana bir holat - uning muhitida tarqaladigan to‘lqinlar xilma-xilligi bilan ham plazma gazdan farqlanadi.

 

Moddaning plazma holatini ilk marta payqab qolgan olim Britaniyalik mashhur fizik Uilyam Kruks (1832-1919) bo‘lib, u keyinchalik o‘z nomi bilan atalgan (Kruks trubkasi) gazorazryadli vakuum trubkasi bilan tajriba o‘tkazayotgan paytda ushbu fizik fenomenni sezib qolgan. Aslida, plazma - moddaning agregat holatlari ichida Koinotda eng keng tarqalgan ko‘rinishidir. Xususan, deyarli barcha charaqlab turgan yulduzlar asosan plazmadan tashkil topgan bo‘ladi. Yer sharoitidagi plazma manbalariga oddiy misollar tariqasida, fluoressent lampalar, plazmali televizorlar, neon reklamalari va chaqmoqlarni keltirish mumkin. Yer atmosferasining yuqori qatlamlaridan biri - ionosfera ham Quyosh nurlanishlari tufayli yuzaga kelgan plazmadan iborat. Olis masofalarga radioaloqa signallari uzatish sohasida aynan ionosfera juda katta ahamiyat kasb etadi.

Plazma xossalarini o‘rganishda turli tuman gazlardan va juda keng harorat diapazonlaridan foydalaniladi. Shuningdek, plazma xususiyatlarini tadqiq qilishda, gazlarga nisbatan qo‘llaniladigan tashqi maydon intensivligi ham ba'zan juda katta darajalarga olib chiqiladi. Ayrim tajribalarda, plazmaning o‘zini qanday tutishini o‘rganish maqsadida, gazga shunchalik katta maydon kuchlanganligi berilganki, bunday maydon intensivligi tabiatda faqat astrofizikadagi termoyadroviy reaksiyalarda bo‘ladi. Plazmadagi zaryadlangan zarralar bir-biriga nisbatan juda yaqin joylashadi va shu sababli, undagi har bir zaryadlangan zarraga o‘z yaqinidagi boshqa ko‘plab zarrachalar ta'sir ko‘rsatadi. Plazmali televizorlarda ksenon va neon gazlari atomlarining kuchli qo‘zg‘alishi natijasida, ular yorug‘lik kvantlarini - fotonlarni chiqara boshlaydi. Ushbu kvantlarning ba'zilari, yorug‘likning biz ko‘ra olmaydigan ultrabinafsha spektriga taalluqli bo‘ladi. Aynan o‘sha kvantlar ekrandagi lyuminoforga ta'sir ko‘rsatib, o‘z navbatida, lyuminoforni biz ko‘ra oladigan spektrdagi yorug‘lik chiqarishga majbur qiladi. Displeyning har bir pikseli, yanada kichikroq bo‘lgan pikselchalardan iborat bo‘lib, undagi lyuminofor turli rangdagi yorug‘lik nurlarini - yashil, ko‘k va qizil nurlarni chiqaradi.

Fizika va kimyoda plazma (yun. plasso — „shakl quyaman“) atamasi ostida gazga o‘xshash, zarrachalari ionlashgan modda holati tushuniladi. Gazni qizdirish uning atom yoki molekulalarini ionlantirib, plazmaga aylantirishi mumkin^ Issiqlikdan tashqari kuchli elektromagnit maydoni (lazer yoki mikrotoMqin) yordamida ham plazma hosil qilish mumkin.

Plazma (yun. plasma — shakllangan) — to‘liq yoki kisman ionlashgan va har bir elementar hajmdagi elektron va ionlarning yig‘indi zaryadi nolga teng bo‘lgan gaz. Suyuqlikning gaz holatiga o‘tishi bug‘lanish, qattiq jismning gaz holatigao‘tishi sublimatsiya deb ataladi. Har qanday jism kuchli qizdirish natijasida gaz holatiga o‘tadi. Agar temperatura yanada oshirilsa, issiqlik energiyasi ta’sirida molekulalarning ionlarga ajralish jarayoni boshlanadi. Gazning ionlanishi turli vositalar yordamida, mas, yoritish, elektronlar yoki boshqa zarralar bilan bombardimon qilish natijasida ham sodir bo‘lishi mumkin.

Plazma hajm birligidagi ionlashgan atomlar sonining shu hajm birligidagi barcha atomlar soniga nisbati Plazmaning ionlanish darajasi a deyiladi. a ning qiymatiga qarab zaif, kuchli va to‘la ionlashgan Plazma bo‘ladi. Kosmos va Yer sharoitlarida, hozirgi zamon texnikasida Plazma holatidagi modda g‘oyat katta rol o‘ynaydi. Gazlardan tok o‘tish hodisalari, ya’ni gazlardagi razryadlar, yashin, uchqun, elektr yoyi kabi hodisalar Plazma bilan bog‘liq. Yer atmosferasining yuqori qatlami Quyosh va boshqa kosmik omillar ta’sirida zaif ionlashgan Plazma bo‘lib, ular quyosh shamoli kurinishida Yer magnitosferasi va ionosferasini tashkil qiladi. Quyosh va yuqori temperaturali yulduzlar to‘la ionlashgan Plazmadan iborat. Plazma zichligi (1 sm dagi elektron yoki ionlar soni) quyidagi qiymatlarga ega bo‘ladi: galaktik fazoda p ~ 10 , quyosh shamolida p ~ 10 , qattiq jismlarda p - 1O22. "Plazma" terminini fanga birinchi bo‘lib amerikalik olimlar I.Lengmyur va L.Tonks kiritgan (1923).

Umumiy holda Plazmani tashkil etuvchi elektronlar, ionlar va neytral atomlarning o‘rtacha kinetik energiyalari birbiridan farq qilishi mumkin. Bunday termodinamik muvozanatsiz holatdagi Plazmaga noizotermik Plazma deb ataladi. Mas, gaz razryadli Plazmada har bir elektronning o‘rtacha kinetik energiyasi ionnikiga qaraganda unlab marotaba katta bo‘ladi. Plazmaning muvozanatsiz holati razryad tokining energiyasi hisobiga saqlanib turishi mumkin. Ma’lumki, tashqi manba energiyasi asosan, elektronlar qabul qiladi. Elektron massasi ion yoki neytral zarra massasiga nisbatan bir necha ming marta kichik bo‘lganligi sababli, to‘qnashuvlar natijasida elektronlar energiyasining juda oz qismigina boshqa zarralarga o‘tishi mumkin. Elektronlar energiyasining kamayishi tashqi manba energiyasi hisobiga to‘ldirila boradi.

Shunday qilib, elektronlar, ionlar va neytral zarralarning har qaysisi o‘ziga xos o‘rtacha kinetik energiyaga, demak temperaturaga ega. Elektronlar temperaturasi Te, ionlar temperaturasi T: va neytral zarralar temperaturasi To orqali belgilanadi. Odatda Toga nisbatan T, kattaroq. Te esa ancha katta bo‘ladi.

Plazmani harakterlovchi eng muhim fizik kattalik Debay radiusidir, uning mohiyatini quyidagicha tushuntirish mumkin.

Agar plazma tarkibidagi biror q zaryadli zarra vakuumda bo‘lganida edi, uning o‘zidan g masofa uzoqlikdagi nuqtada hosil qilayetgan potensiali formula orqali aniqlanar edi. Plazmada esa kuzatilayotgan bu zaryadli zarra boshqa zaryadlangan zarralar bilan qurshab olingan. Zaryadlar orasida o‘zaro ta’sir kuchlari mavjudligi tufayli kuzatilayotgan zaryad atrofiga ko‘proq unga teskari ishorali zarralar yig‘iladi va ular q zaryad maydo-nini kuchsizlantiradi. Hisoblashlarning ko‘rsatishicha, plazmadagi q zaryadning potensiali masofa ortishi bilan quyidagi qonuniyat bo‘yicha o‘zgarib boradi: bundagi D kattalik temperaturaga, hajm birligidagi zarralar soniga, ularning zaryadiga bog‘liq.

Jumladan, agar izo-termik plazma faqat elektronlardan yoki bir xil zaryadli ionlardan iborat bo‘lsa bu yerda elektronlar (yoki ionlar)ning hajm birligidagi s oni i orqali va elektron zaryadi ye orqali belgilanadi. r " D bo‘lganda, ya’ni D ga nisbatan katta masofalarda zaryadlarning elektr maydoni juda zaiflashadi. Bu hodisa zaryad maydonining ekranlanishi, ekranlanishini xarakterlovchi D kattalik esa ekranlanish radiusi yoki Debay radiusi deb yuritiladi. Mas, vodorod plazmasida T=105A’ va ya=1016sm"3 ekan, Debay radiusi £>=1,5-10~5 sm.

Radiusi D ga teng sfera ichidagi barcha zaryadli zarralarning soni Debay soni deyiladi. Debay soni katta bo‘lgandagina plazmani gaz deb hisoblash mumkin. Plazmaning asosiy xususiyati shundan iboratki, undagi musbat va manfiy zaryadlar zichliklari deyarli bir-biriga tengdir. Bu xususiyat Plazmaning kvazineytralligi deyiladi. Plazma egallagan joyning chizig‘iy o‘lchami Debay radiusidan ancha katta holatdagina kvazineytrallik ro‘y beradi.

Moddaning qattiq, suyuq yoki gaz qolatlarda bo‘lishi uning agregat holatlari deyiladi. Yuqorida aytilganlardan ravshanki, plazma xususiyatlari moddaning oddiy gaz holatidagi xususiyatlaridan ko‘p jihatdan farq qiladi. Shuning uchun plazmani moddaning to‘rtinchi holati deb hisoblanadi. Plazma xususiyatlaridan foydalanish xozirgi. zamon texnikasi taraqqiyotida g‘oyat katta ahamiyatga ega.