Longitudinal waves in a plasma half-space

Summary

The electric field in a plasma half-space is determined using a normal mode analysis with collisions considered using a BGK particle-conserving collision model. For the collisionless case, the results are shown to be equivalent to the results of Landau who used transform methods. For distances greater than five Debye lengths from the boundary, and for collision frequencies up to 0.01ω _p , it is shown that collisions have little effect on the electric field except in the frequency range 0.95ω _p <ω<1.2ω _p . Within this frequency band, collisions produce different kinds of effects, depending upon the frequency of the applied field and upon the collision frequency. For most of the frequencies, the field is damped more rapidly with distance. For special frequencies, however, collisions destroy the collisionless damping and reduce the total damping.

Riassunto

Si determina il campo elettrico nel semispazio di un plasma usando un’analisi del modo normale con collisioni studiate tramite un modello di collisione che conserva le particelle di BGK. nel caso in cui non si hanno collisioni si dimostra che i risultati sono equivalenti a quelli di Landau che ha usato metodi di trasformazione. Per distanze maggiori di cinque lunghezze di Debye dal bordo, e per frequenze di collisione sino a 0.01ω _p , si dimostra che le collisioni hanno scarso effetto sul campo elettrico tranne che nell’intervallo di frequenze 0.95ω _p <ω<1.2ω _p . Entro questa banda di frequenze, le collisioni producono diverse specie di effetti, dipendenti dalla frequenza del campo applicato e dalla frequenza delle collisioni. Per la maggior parte delle frequenze il campo è smorzato più rapidamente con le distanze. Per speciali frequenze, però, le collisioni distruggono lo smorzamento senza collisioni e riducono lo smorzamento totale.

Реэюме

Определяется злектрическое поле в полубесконечной плаэме, испольэуя аналиэ нормальных мод с соударениями, которые рассматриваются с помошью модели ВGК для соударений, которые сохраняют число частиц. Покаэывается, что в бесстолкновительном случае реэультаты зквивалентны реэультатам Ландау, который испольэовал трансформационные методы. Отмечается, что для расстояний больще, чем пять дебаевских длин от границы и для частот соударений вплоть до 0.01ω_p, столкновения имеют малое влияние на злектрическое поле, эа исключением области частот 0.95ω_p<ω<1.2ω_p.. Внутри зтой области частот соударения выэывают раэличные типы зффектов, эависяших от частоты приложенного поля и от частоты соударений. Для больщинства частот, поле эатухает более быстро с расстоянием. Однако, для характерных частот, соударения уничтожают бесстолкновительное эатухание и уменьщают полное эатухание.