یک اثر غیرخطی معروف که بر انتشار امواج در محیط های پاشنده غیرخطی حاکم است، ناپایداری مدولاسیونی است.در این پژوهش، جفت شدگی امواج لانگمیر و یون صوتی به همراه مکانیسم غیرخطی مدولاسیون دامنه موج غبار صوتی که ناشی از خود مدولاسیون موج حامل می باشد را در یک پلاسمای غبارآلود مورد مطالعه قرار داده ایم. روش استاندارد اختلال مقیاس زمانی چندگانه برای مطالعه این مکانیسم به کار برده شد و با استفاده از این تکنیک یک نوع معادله شرودینگر را که تحول کند دامنه موج را در فضا و زمان نشان می دهد بدست آوردیم که در آن ضرائب و به پارامترهای فیریکی (غیر حرارتی)، (دمای ذرات غبار)، (نسبت چگالی تعادلی الکترون به یون) و (نسبت دمای یون به الکترون) بستگی دارند. با استفاده از رابطه بدست آمده پایداری مدولاسیون موج را تعیین و محدوده ی وقوع هر دو پوش جایگزیده تاریک و روشن را نشان داده ایم. هدف از این پژوهش پیش بردن یک مطالعه بر روی مدل مدولاسیون موج غبار صوتی است که نتیجه چندین پژوهش قبلی را تأیید می کند. دمای ذرات غبار، چگالی الکترون های آزاد تعادلی و یون های غیرحرارتی تغییرات قابل توجهی را بر روی ناحیه پایداری مدولاسیون این پوش موج داشته اند. مخصوصا حضور یون های غیرحرارتی که افزایش آنها سبب افزایش پایداری می شود. بنابراین با اضافه شدن مولفه غیرحرارتی در پلاسما، انتشار امواج سالیتون پایدار باقی می ماند. همچنین نشان داده شد که الکترون های آزاد تعادلی ناحیه پایداری مدولاسیون را محدود می کند. در نتیجه تخلیه الکترون های آزاد پس زمینه در طول فرایند باردار شدن می تواند ناحیه پایداری مدولاسیون را پهن تر کند. اثر دمای ذرات غبار موجب محدود شدن ناحیه پایداری مدولاسیون می شود و برشکل گیری پوش سالیتون جایگزیده اثر مخرب دارد. نتایج بدست آمده در این مطالعه می تواند در هر سیستم پلاسمای فضایی و آزمایشگاهی که در آنها یونهای دم تابع توزیع باعث ایجاد توزیع غیرحرارتی در پلاسما شوند بکار برده شوند.

بررسی موج شاک در محیط غیر همگن، از این جهت اهمیت دارد که این موج در فضا و در آزمایشگاه ها، که نمونه ای از محیط داستی پلاسمای غیرهمگن می باشند، مشاهده شده است. در این پایان نامه، ما به مطالعة اثر نیروی پلاریزاسیون روی موج شاک در یک محیط داستی پلاسمای غیرهمگن، که با جفت شدگی قوی بین ذرات داست و بار منفی همراه است، می پردازیم. در این محیط، که الکترون ها و یون ها از تابع توزیع بولتزمن تبعیت می کنند، از برخورد بین ذرات چشم پوشی کرده (داستی پلاسمای بدون برخورد) و روش اختلال کاهشی را برای حل معادلات سیالی به کار می گیریم. ابتدا با در نظر گرفتن پایین ترین مرتبه کمیتهای اختلالی، به معادله پاشندگی می رسیم و امکان وجود دو نوع مُد تند و کند خطی را مورد بررسی قرار می دهیم. سپس با در نظر گرفتن مرتبه دوم کمیات مختل شده، معادله برگر را نتیجه گرفته و نشان خواهیم داد که جواب این معادله، بنا به شرایط محیط پلاسمایی، یک موج جایگزیده است که نیروی پلاریزاسیون، نسبت چگالی تعادلی الکترون ها به یون ها و نسبت دمای یون به الکترون بر دامنه و پهنای موج اثرگذار می باشند.

در این پایان نامه، تشعشعات انفجارهای رادیویی نوع iii خورشیدی ، در محدوده (khz - mhz)، با استفاده از مدل توربولانس قوی الکترومغناطیسی پلاسما مطالعه شده است. برای توصیف این انفجارهای رادیویی که اغلب در فرکانس پلاسمای الکترونی و هارمونیک دومش در روی زمین آشکارسازی شده اند، از تقریب آدیاباتیک استفاده می کنیم. در این تقریب، انتقال انرژی بین مُدهای تخت الکترومغناطیسی و بسته های موج در حال کولاپس لانگمیر، بر اساس معادله زاخاروف وابسته به زمان، بطور عددی تجزیه و تحلیل شده است. مدل پتانسیل های لانگمیر و عرضی در حال کولاپس، به عنوان ویژه حالت های تقریبی چاه چگالی متقارن کروی می باشند. پتانسیل های الکتروستاتیکی و الکترومغناطیسی شامل مولفه هایی با اعداد کوانتومی سمتی m=0,1,2هستند که نمایش خوبی از میدان های بسته های موج در حال کولاپس می باشند. مقیاس طولی این حالت های بدام افتاده، به سرعت حرارتی الکترون ( ) و مقیاس طولی چاه چگالی وابسته هستند. بطور تحلیلی نشان داده شده که حالت های الکترومغناطیسی بدام افتاده با تغییر می کنند و برای ، آنها جایگزیده نیستند، که این مسئله، در توافق با شبیه سازی های اخیر می باشد. این در حالی است که مد لانگمیر در توربولانس الکتروستاتیکی پلاسما، بطور مستقل کولاپس می کنند. برای ، مدهای لانگمیر و عرضی در طی کولاپس، جفت شده باقی می مانند. ما نشان خواهیم داد که تابش الکترومغناطیسی از بسته های موج در حال کولاپس، با گذشت زمان افزایش می یابد و آهنگ گسیل این امواج در فرکانس پلاسما، بیشتر از هارمونیک دومش می باشد. علاوه برآن، تحول چگالی انرژی را در مراحل مختلف کولاپس بررسی خواهیم نمود و نشان خواهیم داد که تا وقتی که در مراحل نهایی کولاپس، انرژی امواج بدام افتاده در چاه چگالی، بطور کامل اتلاف نیابد، میزان تابش رشد خواهد کرد. همچنین تغییرات آهنگ گذار با عدد موج گسیل شده و سرعت حرارتی الکترونهای پلاسما نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه، اثر میدان مغناطیسی خارجی بر روی کیفیت شتاب یک دسته الکترون توسط تپ لیزر چرپ شده را در خلاء بررسی می کنیم. قطبش های خطی، دایروی راست گرد و دایروی چپ گرد برای پالس لیزر در برهم کنش با الکترون انتخاب شده و شبیه سازی این برهم کنش، در حضور و عدم حضور میدان مغناطیسی خارجی انجام شده است. اعمال میدان مغناطیسی خارجی موجب حرکت دورانی سیکلوترونی هر یک از الکترون ها حول محور لیزر شده و در نتیجه آن، میدان مغناطیسی خارجی شدیدا بر چگونگی توزیع الکترون ها تاثیر می گذارد و از پراکندگی آن ها جلوگیری می کند. این باعث می شود که الکترون ها در ناحیه کوچکی توزیع شده و بیشتر در اطراف محور طولی متمرکز شوند. بدین ترتیب، حضور میدان مغناطیسی خارجی تاثیر مثبتی در کیفیت شتاب پرتو الکترون خواهد داشت. همچنین مشخص شد که پارامتر چرپ نقش مهمی را در شتاب الکترون دارد. به نظر می رسد که قطبش خطی در مقایسه با قطبش دایروی، بیشترین تاثیر را در شتاب تک الکترون و دسته الکترون در حضور میدان مغناطیسی خارجی خواهد داشت. شناخت و اندازه گیری پارامتر تابیدگی به عنوان پارامتری که نشان دهنده ی کیفیت باریکه الکترونی است، مسئله دیگر مورد بررسی در این پایان نامه است. نتایج نشان می دهد که افزایش میدان مغناطیسی خارجی، میزان تابیدگی را کاهش می دهد. کاهش تابیدگی به معنی این است که واگرایی الکترون ها کاهش یافته است و بدین ترتیب الکترون ها می توانند انرژی قابل توجهی از پالس لیزر دریافت کنند. همچنین زاویه خروج الکترون ها نیز مورد بررسی قرار گرفت و دیده شد که با اعمال میدان مغناطیسی خارجی این میزان کاهش یافته است. هر چقدر این زاویه کوچکتر باشد یعنی پراکندگی الکترون ها کمتر بوده، کیفیت باریکه بهتر است و در نتیجه میزان دریافت انرژی بیشتر می شود.