Plasmaphysik WS 2011/12

II. Single particle motion
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Testfragen zur Vorlesung am 26.10.2011
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Welche Form hat die Reibungskraft in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit?
Was versteht man unter dem Dreicer Feld?
Wie hängt die Resistivität von der Temperatur ab?
Wie sind Gyrationsfrequenz und Larmorradius definiert?
Haben Elektronen oder Ionen den kleineren Gyrationsradius?
Was ist bzw. wie lautet die Biot-Savart Formel?
Ist das Plasma diamagnetisch?
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Aufspaltung in Gyration und Drift
E x B Drift
grad B Drift
Krümmungsdrift
Polarisationsdrift
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Testfragen zur Vorlesung am 31.10.2011
1. Welche Form hat die ExB Drift?
2. Welche Driften sind in der Richtung ladungsunabhängig?
3. Ist das gleichzeitige Auftreten der grad B und Krümmungsdrift die Regel oder
die Ausnahme?
4. Wie ist der Ort des Gyrationszentrums definiert?
5. Unter welchen Annahmen kann man die Aufspaltung in Gyration und Drift
vornehmen?
6. Inwiefern ist die Unterscheidung in „parallele“ und „senkrechte“ Bewegung wichtig?
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Systematische Mittelung
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Adiabatische Invarianten:
„Fast erhaltene Größen bei einer „adiabatischen“ (langsamen) Veränderung des Systems
(langsam bedeutet hier „im Vergleich zur Gyrationsbewegung“)
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Torus
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Magnetischer Spiegel
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Testfragen zur Vorlesung am 2.11.2011
1. Was versteht man unter einer adiabatischen Invariante – exakte Erhaltungsgröße?
2. Wie sieht der dominierende Term in der parallelen Komponente der Bewegungsgleichung für das Gyrationszentrum aus?
3. Wie berechnet man die zeitliche Ableitung der Gyrationsfrequenz am Ort des Teilchens?
4. Was versteht man unter dem van Allen Gürtel?
5. Wie ist das magnetische Moment (Betrag) definiert?
6. Warum ist ein Plasma, das in einen Torus mit rein toroidalen Magnetfeldlinien
eingeschlossen werden soll, instabil?
7. Was bedeutet „Verlustkegel“ (loss cone) in einer magnetischen Spiegelanordnung?
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Zweite adiabatische Invariante, allgemeiner Fall (Pendel s. Übung)
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Zweite adiabatische Invariante, Plasma Fall:
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Fermi Mechanismus
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Testfragen zur Vorlesung am 7.11.2011
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Wie lautet die „zweite adiabatische Invariante“ für (fast) periodische Bewegungen?
Skizzieren Sie den Fermi Beschleunigungsmechanismus!
Wie konstruiert man die allgemeine Lösung einer linearen inhomogenen Dgl.?
Was verursacht die Polarisationsdrift?
Wie folgt das magnetische Moment aus Stromdichte von Kreisströmen?
Formulieren Sie die elektrische Stromdichte eines gyrierenden Elektrons!
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Relativistic particle motion in an electromagnetic wave
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Non-relativistic case:
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Relativistic case:
Constants of motion:
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Hamiltonian:
…
kein Energiegewinn nach WW mit einem Laserpuls!
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Testfragen zur Vorlesung am 9.11.2011
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Wie ist der Poynting-Vektor definiert und was bedeutet er physikalisch?
Komplexe Darstellung einer linear bzw. zirkular polarisierten ebenen Welle!
Welche Symmetrien gibt es für die Bewegung eines Elektrons in der (obigen) Welle ?
Wie lauten die zugehörigen Erhaltungsgrößen?
Ist die Energie eines Elektrons nach der Wechselwirkung mit einem Puls ebener
Wellen verändert?
6. Wie lauten Lagrange- und Hamilton-Funktion eines Elektrons in einer Welle?
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Testfragen zur Vorlesung am 14.11.2011
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Wie vollzieht man den Übergang von der Lagrange- zur Hamilton-Funktion?
Welches sind die (kanonischen) Variablen der Hamilton-Funktion?
Wie berechnet man die totale Zeitableitung der Hamilton-Funktion H(P,q,t)?
Wie drückt sich der relativistische Gamma-Faktor in Impulsen aus?
Welche Erhaltungsgrößen existieren nicht mehr, wenn ein Laserpuls
ein radiales Profil hat?
6. Wie unterscheidet sich qualitativ die relativistische Bewegung eines Elektrons
in einer ebenen elektromagnetischen Welle vom nicht-relativistischen Grenzfall?
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