هدف این پایان نامه تحقیق در مورد خودتولید میدان مغناطیسی شبه ثابت هم در داخل پالس و هم در منطقه ی wake می باشد. تابش لیزر را به صورت پلاریزه ی خطی و پلاسما را یکنواخت و کم چگال فرض کرده ایم. روش آنالیز، مبتنی بر استفاده از تئوری اختلال بر روی معادلات ماکسوئل و سیال الکترونی سرد نسبیتی است. خودتولید میدان مغناطیسی شبه ثابت در مرتبه چهارم نسبت به پارامتر ve/c اتفاق می افتد که c,ve به ترتیب سرعت لرزش الکترون و سرعت نور است. نشان می دهیم پالس لیزر پلا ریزه ی خطی با غلاف متقارن محوری یک میدان مغناطیسی افقی تولید می کند ساختار این میدان مغناطیسی داخل پالس اساساً به شکل پالس بستگی دارد، در منطقه یwake و در چارچوبی که با پالس حرکت می کند، میدان مغناطیسی شامل دو مولفه است. مولفه ای که در امتداد طولی به صورت همگن است و نتیجه ی جریان ثابت حاصل از میدان wake پلاسماست و مولفه ای که با عدد موج kp نوسان می کند، که kp عدد موج پلاسماست.

در این رساله، یک محیط پلاسمای کوانتومی در نظر گرفته می شود که در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار دارد. با به کار بردن معادلات هیدرودینامیک کوانتومی و معادلات ماکسول ، تانسور دی الکتریکی مناسبی برای پلاسمای مورد نظر بدست آورده می شود.. می توان گفت که در کار حاضر معادلات پلاسمای کوانتومی را به محیط های نیمه رسانا بسط داده ایم. فرض شده است که پلاسمای ما همچون پلاسماهای کوانتومی غباری شامل نوعی آلائیدگی (ناخالصی) ویژه است. این آلائیدگی ویژه از نوع نانو ساختارهای کوانتومی است که یک نقطه کوانتومی (qd) نامیده می شود. نقطه کوانتومی مورد نظر توسط یک سد پتانسیل متناهی در محیط پلاسمای کوانتومی مقید شده است. برای بررسی برهمکنش امواج الکترومغناطیسی محیط با مولفه ویژه گفته شده، نخست پاسخ های معادله شرودینگر برای سیستم محبوس در این محیط بدست آورده می شود و سپس احتمال برهمکنش امواج طولی و عرضی موجود در محیط با سیستم گفته شده برآورد گردیده است.همچنین برهمکنش اسپین – مدار (soi) و تاثیر میدان مغناطیسی (اثر زیمان) بر روی ترازهای انرژی سیستم نقطه کوانتومی نیز مورد توجه قرار گرفته و با یکدیگر مقایسه شده اند. در بخش پایانی، به روش تحلیلی عبارتی برای چگالی بار نوسانی الکترون مربوط به سیستم کروی محبوس شده و توان تلف شونده آن بدست آورده می شود. برآورد عددی انجام شده نشان می دهد که برای یک سیستم فیزیکی واقعی، توان اتلافی مرتبه ای در حدود پیکووات را داراست.

انتشار موج غیر خطی در پلاسما از ویژه گیهای مهم پلاسما می باشد. در این پایاننامه سه نوع سیستم پلاسمای مختلف در نظر گرفته می شود و انتشار امواج غیر خطی در آنها مورد مطالعه قرار می گیرد. ابتدا، انتشار موج دامنه بالا در یک پلاسمای غباری در غیاب میدان مغناطیسی با بکار بردن روش سقدیف بحث می شود. مجموعه معادلات سیالی به تک معادله ی انرژی تقلیل می یابد و معادله ی حاصله برای بدست آوردن شرایط برای وجود اموج سالیتونی دامنه بزرگ با استفاده از آنالیز عددی بکار برده می شود. ملاحظه می شود که بار ذرات غباری اثر زیادی روی وجود امواج سالیتونی دامنه بزرگ دارد. ثانیا معادله ی شرودینگر غیر خطی در یک پلاسمای معمولی الکترون، یون در غیاب میدان مغناطیسی با بحث آوردن برهمکنش موج-موج بدست آورده می شود. شرایط پایداری و ناپایداری جواب های معادله ی شرودینگر غیر خطی بحث می شود. در نهایت یک سیستم پلاسما شامل الکترونهای داغ و سرد و یون های گرم در حضور میدان مغناطیسی در نظر گرفته می شود. با استفاده از برهمکنش موج-موج (یعنی واپاشی موج الکترون صوتی به موج امواج آلفن جنبشی و موج الکترون صوتی باند جانبی) رابطه ی پاشندگی غیر خطی پیدا می شود و ناپایداری مدولاسیونی امواج آلفن جنبشی مطالعه می شود. نتیجه می شود که با افزایش چگالی الکترونهای سرد نرخ رشد موج آلفن جنبشی کاهش می یابد.

در این رساله، انتشار غیرپیرامحوری وغیرخطی پالس لیزر نسبیتی قطبیده خطی و قطبیده دایروی در یک کانال پلاسمایی آماده با نمایه چگالی سهموی مورد ارزیابی قرار گرفته است. تغییرات اندازه لکه لیزر در حضور میدان مغناطیسی طولی و در غیاب آن به طور جداگانه بررسی شده و نتایج مورد مقایسه قرار گرفته است. دامنه نوسانات اندازه لکه لیزر در حالت نسبیتی در مقایسه با حالت غیرنسبیتی کاهش می یابد، ولی وجود میدان خارجی باعث تغییر دامنه نوسانات اندازه لکه لیزر می شود. در غیاب میدان مغناطیسی خارجی، رفتار پالس قطبیده دایروی با رفتار پالس قطبیده خطی یکسان است. در حضور میدان، رفتار پالس راستگرد کاملاً مخالف رفتار پالس چپگرد است. با افزایش میدان خارجی، پالس راستگرد دیرتر همگرا می شود و فاصله کانون های متوالی آن افزایش می یابد، ولی پالس چپگرد سریع تر همگرا شده و فاصله کانون های متوالی آن کاهش می یابد. اثر غیرخطی بودن نسبیتی روی نوسانات بتاترونی ارزیابی شده و عمق کانال بحرانی غیرخطی برای انتشار پالس لیزرِ تطبیق یافته محاسبه شده است. دامنه پالس تطبیق یافته و نیز پالس تطبیق نیافته، محاسبه شده و اثرات پالس محدود مطالعه شده است.

در این پایان نامه ضمن بررسی جامع منشاء میدان الکتریکی شعاعی، روشهای اندازه گیری و پارامترهای موثر در این میدان، رابطه شرح دهنده میدان الکتریکی شعاعی، استخراج و سهم عبارتهای موثر در این میدان محاسبه گردید. همچنین نشان داده شد که در میدان الکتریکی داخلی پلاسما دو عبارت چرخشی و دیامغناطیسی نقش دارند، سهم عبارت دیامغناطیسی کمتر از عبارت چرخشی است و نتایج حاصل با سایر توکامکهای مشابه تطبیق دارد. همین طور به دلیل اهمیت میدان الکتریکی شعاعی روشهای تغییر و علی الخصوص کنترل میدان و اثر تغییر این میدان با اعمال بایاس بررسی شد، کلیه پارامترهای موثر در میدان الکتریکی شعاعی از جمله میدانهای مغناطیسی قطبی و سمتی، مولفه های سرعت چرخشی قطبی و سمتی، دما و فشار پلاسما محاسبه و رسم شد. با استفاده از معادله محاسبه شده میدان الکتریکی و پارامترهای آن نیمرخ این میدان برای توکامک ir-t1 بدست آمد. نتایج نشان میدهند که سرعت چرخشی قطبی و چگالی پلاسما نقش تعیین کننده در رفتار میدان الکتریکی شعاعی دارد.

مدولاسیون غیر خطی موج ویستلر در اثر جفت شدگی بین یک موج بسامد بالا و یک اختلال یون صوتی بسامد پایین در پلاسماهای نافزونور بررسی می شود . ابتدا مدولاسیون غیر خطی موج ویستلر دریک پلاسمای غیر حرارتی (تابع توزیع کاپا) و ناپایداری مدولاسیون آن مطالعه می شود . سپس مدولاسیون غیر خطی چنین موجی در پلاسمای نافزونور در نظر گرفته می شود و نتایج حاصل با حالت قبلی مقایسه می شود. ملاحظه می شود که فقط پوش های سالیتونی روشن ناپایدار در پلاسمای غیر حرارتی می توانند منتشر شوند ، در حالی که هر دوی تحریکات پوشدار سالیتونی روشن وتاریک در پلاسمای نافزونور روی می دهند . به علاوه ملاحظه می شود که افزایش پارامتر q (تراز نافزونوری ) منجر به افزایش دامنه پوش سالیتونی روشن برای حالت q بزرگتر از 1 می شود ، در صورتی که افزایش q منجر به کاهش (افزایش) تحریکات پوش سالیتونی تاریک (روشن ) در حالت q کوچکتر از 1 می شود .

چکیده: یکی از ویژگی های پلاسما، انتشار امواج گوناگون در این محیط می باشد. از آنجایی که وجود ذرات غبار در پلاسماهای طبیعی امری اجتناب ناپذیر است و این ناخالصی ها نه تنها باعث تغییرات در امواج می گردد حتی باعث ایجاد انواع جدیدی از امواج از جمله امواج صوتی غباری و آلفن جنبشی غباری میگردند. جفت شدگی امواج صوتی غباری و آلفن جنبشی غباری در پلاسمای سه مولفه ای الکترون،یون(پوزیترون) و غبار در حضور میدان مغناطیسی خارجی بررسی شده است. روش های قدرتمند سقدی اف و آنالیز عددی برای بررسی خواص و شرایط انتشار امواج صوتی غباری و آلفن جنبشی غباری در سیستم پلاسمای مورد نظر بکار برده می شوند. محدودیت بتای پلاسما در پلاسمای غباری برای اختلال جفت شده برای سیستم پلاسمای مورد نظر بحث شده است. ساختار غیر خطی متمرکز شده در بررسی محدودیت های مختلف بتای پلاسما و آنالیز عددی ارائه شده است. مشاهده شده است که افزایش میزان بتا نقش مخربی در شکل گیری سالیتون ها در سیستم پلاسمای مورد نظر بازی می کند. از طرف دیگر ملاحظه می شود که ساختار سالیتونی در پلاسمای غباری سه مولفه ای با نانو ذرات غبار منفی( مانند فولرن منفی )اصلا? تشکیل نمی شود.

حرکت موج الکترومغناطیسی و ناپایداری الکترومغناطیسی ایجاد شده به وسیله برهم کنش بین امواج الکترومغناطیسی و امواج پلاسما در یک پلاسمای در حال حرکت مورد مطالعه قرار می گیرد و یک مدل فیزیکی برای پلاسمای در حال حرکت در نظر گرفته شده و رابطه پاشندگی امواج الکترو مغناطیسی و تانسور دی الکتریک توسط معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی به دست می آید.حل رابطه پاشندگی هشت جواب به دست می دهد که چهارنوع موج راشامل می شود.این امواج شامل امواج سیکلوترنی،امواج الکترومغناطیسی عادی وغیرعادی وامواج پلاسمایی می باشند.که امواج سیکلوترنی وامواج الکترومغناطیسی عادی مستقل از دیگر امواج بوده و امواج الکترومغناطیسی غیرعادی با امواج پلاسمایی کوپل می شوند. به عنوان نتیجه ناپایداری الکترومغناطیسی که به وسیله برهم کنش بین امواج الکترومغناطیسی وامواج پلاسما ایجاد شده نشان داده میشود. مکانیسم این ناپایداری کوپل شدگی بین میدان الکترومغناطیسی فرکانس بالا و نوسانات عرضی الکترون که از میدان مغناطیسی الکترون ناشی شده می باشد.میدان مغناطیسی الکترون عامل اصلی درایجاد این ناپایداری میباشد.

یکی از ویژگی های مهم پلاسما، انتشار امواج مختلف در آن است.در این کار با استفاده از مدل هیدردینامیکی، انتشار امواج غبارصوتی پریودیک و سالیتونی در یک پلاسمای حاوی ذرات غباری گرم، الکترون ها، پوزیترون ها ویون ها مطالعه می شود. ابتدابا خطی سازی معادلات اساسی، رابطه پاشندگی خطی برای امواج غبارصوتی پیدا می شود. سپس با استفاده از روش شبه پتانسیل برنولی و استخراج معادله انرژی وجود امواج غیرخطی پریودیک و سالیتونی بررسی می شود. ملاحظه می شود که امواج غبارصوتی پریودیک وسالیتونی ترقیقی می توانند در سیستم پلاسمای مورد نظر منتشر شوند که بستگی به پارامترهای مختلف پلاسما دارند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

امکان وجود امواج سالیتونی الکترواستاتیک یون-صوتی در یک پلاسمای الکترون-یون کاملاً نسبیتی با استفاده از روش شبه پتانسیل سقدی اف بررسی شده است. یک مجموعهی کامل از معادلات هیدرودینامیکی کاملاً نسبیتی برای یک پلاسمای دو سیالی به منظور استخراج شبه پتانسیل در یک پلاسما شامل الکترون های داغ فوق نسبیتی و یون های سرد، بدست آمده است. با بکارگیری آنالیز عددی مشخص شده است که اگر سرعت سیال پلاسما از سرعت موج بیشتر باشد، با افزایش سرعت سیال پلاسما موج سالیتونی برجسته تر می شود. در حالتی که سرعت سیال پلاسما از سرعت موج کمتر باشد، با کاهش سرعت سیال موج سالیتونی برجسته تر می شود. همچنین نتایج بدست آمده حاکی از آن است که برای یک سرعت ثابت سیال، هنگامیکه دما افزایش می یابد، باریکی و ارتفاع موج سالیتونی کاهش می یابد. نتیجهی دیگر این بوده است که در حالت های حدی مناسب، شرایط وجود بدست آمده در اینجا به نتایج غیر نسبیتی کاهش می یابند. علاوه بر این بر خلاف پلاسماهای غیر نسبیتی، امواج سالیتونی الکترواستاتیک غیر متحرک در پلاسمای نسبیتی می توانند وجود داشته باشند.

در این پژوهش امواج سالیتونی الکترواستاتیکی در پلاسمای جفت غیرمغناطیسی سهمولفهای شامل الکترون - پوزیترونهای همدمای گرم و یونهای سرد ساکن مورد مطالعه قرار گرفته است. مجموعه معادلات سیالی پلاسما با تقلیل مییابد سپس با در نظر گرفتن غیرخطیت (kdv) استفاده از روش اختلال کاهشی به معادله کورتهوگ-دهوری مرتبه بالاتر یک معادله خطی غیرهمگن بدست میآید. جوابهای این دو معادله با استفاده از روش کوداما – تانیوتی محاسبه میگردد. در تقریب خطی ملاحظه میشود که دو مد الکترواستاتیک، مد بالا یا مد اپتیکی و مد پایین یا مد الکترون - صوتی میتواند در پلاسما منتشر شود. روش اختلال کاهشی مورد استفاده نشان میدهد که فقط مد الکترون σ انتشار یابد که رفتار پهنا و دامنه آنها برحسب پارامترهای پلاسما یعنی kdv – صوتی میتواند بصورت سالیتون نسبت چگالی یونهای مثبت ساکن به الکترونها)، بررسی میشود. همچنین ) δ (نسبت دمای پوزیترون به الکترون) و میشود که w نشان داده میشود که اثر غیرخطیت مرتبه دوم دامنه منجر به تغییر شکل سالیتون از زنگولهای به نوع دارد.