در این پایان نامه با مروری بر مبانی عمومی نظریه ی امواج الکترومغناطیسی در محیطهای پلاسما و باریکه-پلاسما، معادله ی پاشندگی سیستمهای فوق به دست آورده شده و از آنالیز معادله ی پاشندگی و طیف فرکانسی به بررسی ناپایداری رشته ای شدن در حالتهای پلاسمای بی ماکسولین، دو باریکه پلاسمائی متقابل، پلاسمای ماکسولین با حضور دو باریکه الکترونی متقابل و پلاسمای بی- ماکسولین با حضور دو باریکه الکترونی متقابل پرداخته و با رسم نمودار آهنگ رشد ناپایداری برحسب بردار موج، آنها را با یکدیگر مقایسه نموده ایم.

در این پایان نامه با مروری بر اصول اساسی نظریه ی جنبشی در سیستم های مختلف بیم- پلاسما به استخراج معادله ی پاشندگی چنین محیط هایی پرداخته و با حل معادله ی پاشندگی تحت شرط چرنکوفی، آستانه ی لازم برای تشدید موثر در بر هم کنش بیم - پلاسما، فرکانس تشدید و آهنگ رشد ناپایداری را بدست آورده ایم. در این تحقیق با در نظر گرفتن اثرات برخوردی و حرارتی ذرات پلاسما، برهم کنش بیم یونی با پلاسمای غیرمغناطیده، شدیداً مغناطیده و فرکانس پایین مورد تحقیق قرار گرفته است. در هر یک از سیستم های فوق با توجه به اندازه ی سرعت فاز و سرعت حرارتی ذرات پلاسما، برهم کنش بیم یونی با امواج را در دو حالت یونی صوتی (که سرعت فاز در آن بین سرعت حرارتی الکترون ها و یون هاست) و فرکانس بالا (که سرعت فاز در آن بزرگتر از اثرات حرارتی الکترون ها و یون هاست) بررسی و وابستگی آهنگ رشدشان به سرعت های حرارتی الکترون ها و یون ها، فرکانس برخورد، شدت میدان مغناطیسی و زاویه ی انتشار را با هم مقایسه کرده ایم. با توجه به نتایج بدست آمده می توان دریافت که در تمامی شرایط، اثرات برخوردی و حرارتی یون ها ناپایداری را کاهش می دهند (با این حال نوع برخورد و چگونگی وابستگی آهنگ رشد به این پارامترها، متفاوت است) اما حرکت های حرارتی الکترون ها در شرایط مختلف دارای رفتار متفاوتی هستند.

برهم کنش باریکه الکترونی و پلاسما موضوع مورد مطالعه برای شاخه‎ های‎ بسیاری از فیزیک‏‏، از همجوشی ‏هسته ‎‏ای‎ تا اخترفیزیک بوده است. در این باب بررسی ناپایداری چرنکوفی در سیستم باریکه-پلاسما از اهمیت ویژه‎ ‎‏ای‎ برخوردار است. در این پایان‎ نامه‎ روابط پاشندگی مربوط به این سیستم‎‎‎‎‎ در وضعیت‎ های‎ مختلف برای باریکه سرد تک‎‎‎‎‎‎‎ انرژی‏، در شرایط غیر نسبیتی و نسبیتی در یک پلاسمای سرد الکترونی همسانگرد در شرایط غیر برخوردی و برخوردی و همچنین با احتساب تصحیحات کوانتومی‏، به دست آمدند. شرایط بروز ناپایداری چرنکوفی برای امواج طولی در هر وضعیت مورد بررسی قرار گرفته و نتایج برای وضعیت‎ های‎ مختلف مطالعه شده است. در نهایت جواب -‎‏های‎ مربوط به رشد ناپایداری برای حالت ‎‏ها‎ی برهم‎ ‎‏کنش‎ با هم مقایسه شده اند.

در این پایان نامه با بیان مقدماتی در مورد فیزیک پلاسما، ناپایداری مدولاسیون و پلاسمای کوانتومی به بررسی ناپایداری مدولاسیون امواج الکترون- سیکلوترون الکترومغناطیسی در یک پلاسمای مغناطیده چگال پرداختیم. هم چنین اثرات کوانتومی و برخوردی را در این ناپایداری ها بررسی کرده وتحلیل نمودیم. به این نتیجه رسیدیم که اثرات کوانتومی در طول موج های کوتاه تأثیرات قابل توجهی بر ناپایداری دارند و محدوده طول موج های موثر در ناپایداری را کاهش می دهد. از طرفی وارد کردن اثرات برخوردی آهنگ رشد ناپایداری را افزایش می دهد. هم چنین محدوده ی طول موج های مجاز برای ناپایداری را هم افزایش می دهد.

هدف از ارائه این پایان نامه اثرات برخوردی و کوانتومی بر خواص خطی و غیرخطی امواج الکترونی پلاسما می باشد؛ لذا ما با استفاده از مدل هیدرودینامیکی کوانتومی یک بعدی برای پلاسمای کوانتومی چگال دو ذره ای الکترون-یون، خصوصیات خطی و غیرخطی امواج الکترونی پلاسمای برخوردی ( برخورد الکترون ها) را مورد مطالعه قرار می دهیم. با استفاده از روش استاندارد مقیاسهای چندتایی و تکنیک اغتشاش غیرخطی معادله شرودینگر شامل اثرات کوانتومی دریافتیم که با یون ساکن، امواج الکترونی پلاسمای برخوردی از نظر مدولاسیون ناپایدار است. در دو بخش مجزا از عدد موج (حد طول موج های بلند و کوتاه)، محاسبات عددی نشان می دهد که دامنه پایداری بردار موج با افزایش پراش کوانتومی و اثرات برخوردی کاهش می یابد. با افزایش فرکانس برخورد به ازای یک عدد موج معینk، فرکانس موج کاهش می یابد. برخلاف اثرات کوانتومی که تمایل به افزایش اثرات غیرخطی دارند، موارد برخوردی تمایل به کاهش خواص غیرخطی امواج الکترونی پلاسما در ناحیه ی طول موج های کوتاه دارند. بنابراین اثرات برخوردی، تضعیف کننده ی اثرات کوانتومی غیرخطی می باشند. در ناحیه ی طول موج های بلند، اثر پاشندگی گروهی، تقریباً مستقل از برخوردها می باشد. اما این اثر در ناحیه ی طول موج های کوتاه با افزایش فرکانس برخورد، کاهش چشم گیری از خود نشان می دهد.

در این پژوهش امواج الکترون صوتی در پلاسمای الکترونی غیرحرارتی بررسی شده است که پلاسما شامل الکترون های گرم غیرحرارتی، الکترون های سرد و یون ها می باشد. امواج الکترون صوتی در این پلاسما امواج فرکانس بالا هستند زیرا فرکانس آنها بسیار بالاتر از فرکانس پلاسمای یونی است، از این رو یون ها ساکن هستند و خنثایی بار زمینه را ارائه می دهند اما نقش مهمی در دینامیک سیستم ندارند و الکترون های سرد اینرسی لازم برای حفظ نوسانات الکترواستاتیک را فراهم می کنند در حالی که احیای نیرو از فشار الکترون های گرم به دست می آید. الکترون های گرم غیرحرارتی از تابع توزیع سالیس پیروی می کنند. معادلات حاکم بر سیستم، معادلات سیالی و معادله شرودینگر غیرخطی هستند که با استفاده از روش اختلال کاهنده به دست می آیند. در مرتبه اول اختلال معادله پاشندگی خطی بررسی شده و تأثیر پارامترهای نافزونوری و غیرحرارتی را بر پارامترهای فرکانس و عددموج بررسی کردیم. سپس متغیرهای اختلالی مرتبه دوم و سوم حل شده است و با جایگذاری همه معادلات لازم در مرتبه سوم، معادله شرودینگر غیرخطی به دست آمده است. با استفاده از ناپایداری مدولاسیون، با تجزیه و تحلیل امواج الکترون صوتی نشان دادیم که موج سالیتاری در این پلاسما وجود دارد. همچنین با در نظر گرفتن پارامتر برخورد در معادلات سیالی پایه، معادلات پاشندگی و معادله شرودینگر غیرخطی به دست آمده است. سپس ناپایداری مدولاسیون در این پلاسما با احتساب پارامتر برخورد تحلیل شده است و نشان دادیم موج سالیتونی با در نظرگرفتن پارامتر برخورد در این پلاسما وجود دارد. همچنین تأثیر پارامترهای نافزونوری، غیرحرارتی و برخوردی روی ناپایداری مدولاسیون و موج سالیتونی تحلیل و تحلیل شده اند. نشان دادیم موج سالیتاری هنگامی که پارامترهای نافزونوری و غیرحرارتی را کوچک گرفتیم، به وجود آمده است و به ازای مقادیر مشابه پارامترها در حالت غیربرخوردی، قله موج سالیتاری با برخوردها از بین رفت و دامنه موج نیز پهن شده است.

در این تحقیق ناپایداری مدولاسیون پالس های شدید لیزر با قطبش خطی در پلاسمای الکترون- پوزیترون مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه پلاسمای الکترون- پوزیترون به دلیل وجود این نوع پلاسما در تپ اخترها، هسته های فعال کهکشانی و در طرح همجوشی هسته ای دارای اهمیت فراوانی است. برابری جرم الکترون ها و پوزیترون ها در این نوع پلاسما موجب می شود که پلاسمای الکترون- پوزیترون رفتار متفاوتی نسبت به پلاسمای الکترون- یون داشته باشد. در این پژوهش در ابتدا بیان مختصری از ناپایداری مدولاسیون پالس های لیزر با پلاریزگی دایروی ارائه شده است، سپس با استفاده از مدل سیّالی معادله موج الکترومغناطیسی در حالت کلی به دست آمده است. با در نظر گرفتن نیروی پاندرماتیو در دو حالت قطبش دایروی و غیر نسبیتی، معادله پاشندگی به دست آمده است. در نهایت با حل معادله پاشندگی و محاسبه نرخ رشد ناپایداری، نشان داده شده است که در پلاسمای الکترون-پوزیترون، برهمکنش نیروی پاندرماتیو نسبیتی غیر خطی و چگالی نور واداشته، ناپایداری مدولاسیون ایجاد می کند. به علاوه نشان داده شده است که اختلال چگالی پلاسما به تعادل بین نیروی پاندرماتیو و فشار حرارتی بستگی دارد.

در این پایان نامه با مروری بر اصول اساسی نظریه ی جنبشی در سیستم های مختلف پلاسما به استخراج معادله ی پاشندگی چنین محیط هایی پرداخته و با حل معادله ی پاشندگی تحت شرط چرنکوفی، فرکانس تشدید و آهنگ رشد ناپایداری را بدست آورده ایم. در این تحقیق با در نظر گرفتن اثرات برخوردی و حرارتی ذرات پلاسما، برهم کنش بیم یونی با پلاسمادر فرکانس پایین مورد تحقیق قرار گرفته است. با توجه به اندازه ی سرعت فاز و سرعت حرارتی ذرات پلاسما، برهم کنش بیم یونی با امواج را در حالت یونی صوتی (که سرعت فاز در آن بین سرعت حرارتی الکترون ها و یون هاست) بررسی و وابستگی آهنگ رشدشان به سرعت های حرارتی الکترون ها و یون ها و فرکانس برخورد را با هم مقایسه کرده ایم. با توجه به نتایج بدست آمده می توان دریافت که در تمامی شرایط، اثرات حرارتی الکترون ها و یون ها و برخوردهای بین ذرات آهنگ رشد ناپایداری را تغییر می دهند.

در این تحقیق اثر نیروی پاندرماتیو امواج مایکروویو شدت بالا بر نیروهای بار-فضا و گرادیان فشار در پلاسمای غیر مغناطیده مورد مطالعه قرار گرفته است. از معادله انتشار موج الکترومغناطیسی به همراه معادلات پواسون، انتقال ممنتوم، پایستگی انرژی و پیوستگی ذرات برای بدست آوردن پروفایل های توزیع چگالی الکترون، گذردهی دی الکتریک پلاسما، میدان بار-فضا و دمای الکترون استفاده شده است و به صورت مجزی اثرات بار-فضا، گرمایش اهمی و برخوردها، نیروی پاندرماتیو و جرم نسبیتی مورد رسیدگی قرار گرفته است.

در این پایان نامه با به دست آوردن مجموعه ای از معادلات غیرخطی، اثر میدان مغناطیسی خارجی در برهم کنش های غیرخطی بین امواج الکترومغناطیس قطبیده دایروی شدید با امواج شبه صوتی و امواج لانگمور در پلاسمای الکترون- پوزیترون- یونی مغناطیده مورد بررسی قرار گرفته است. با تجزیه و تحلیل معادلات به دست آمده، ناپایداری مدولاسیون و امواج سالیتونی ایجاد شده در این برهم کنش ها بررسی شده اند. این بررسی نشان می دهد که در میدان مغناطیسی خارجی، مدولاسیون امواج الکترومغناطیس قطبیده دایروی شدید در برهم کنش با امواج شبه صوتی در حالت مغناطیده ضعیف( ) ناپایدار است و با زمان رشد می کند و در این حالت امواج سالیتونی روشن تشکیل می شود و در حالت مغناطیده شدید( ) مدولاسیون پایدار است و امواج سالیتونی تاریک تشکیل می شود. همچنین مدولاسیون امواج الکترومغناطیس قطبیده دایروی در برهم کنش با امواج لانگمور در حالت مغناطیده ضعیف( )پایدار است و در این حالت امواج سالیتونی تاریک تشکیل می شود و در حالت مغناطیده شدید( ) امواج سالیتونی روشن تشکیل می شود و مدولاسیون میرا می شود. از مقایسه دامنه و پهنای امواج سالیتونی در دو حالت فوق نتیجه می شود که انرژی سالیتون ها در پلاسمای مغناطیده کمتر از انرژی آن ها در پلاسمای غیرمغناطیده است.