等離子體物理中為什麼使用了 「 mode 」這個詞?

另,擴展問題:

1.在等離子體物理中,「 mode 」, 「 wave 」,「 instability 」三者有何關聯?

2.在物理學的其他分支中也使用了「 mode 」這個詞,如 「 transverse mode 」、「 normal mode 」,是否是一個意思?


謝邀,這是一個好問題。

在等離子體物理中,wave是表示一種波,比如朗謬爾波,離子聲波,迴旋波,混雜波等。而一種波可以分好幾支,每一支都可以存在,稱為一個mode。

從理論推導上來說,在一種假設下(例如假設等溫,絕熱,溫度分布等),可以推出一系列解(色散關係,即頻率和波矢關係),每一個解代表一個mode,而這些解的集合描繪了一種在該假設條件下存在的波。可以說波是泛指,表類型,模較為具體,可以有一個非常準確的色散函數描繪。

instability表示不穩定性,表示在某種條件下激發的非線性效應,不一定有波參與。例如雙流不穩定性,離子聲不穩定性。


瀉藥

啥都可以成為mode, 命名很隨意。

個人理解mode更多的指等離子體的呈現出的某種性質和狀態,等離子體本身作為一種生活中不太常見的物質, 相對於凝聚態, 光學, 甚至是原子分子物理和高能物理來說研究起步較晚。 對於一種大家不熟悉的物質形態, 它的各種特定的運動形態可以被歸類為各種『模式』, 這種命名其實很隨意, 只要有一定的運動規律就可以被命名為一種mode, 後面會提到。

有些模式在理論上比較好解釋,可以用解析解來表示, 或者色散關係增長率可以解析表示出來, 比如各種AE(阿爾芬本徵模(mode), 本身也就是阿爾芬波(wave)), 撕裂模(TM), 扭曲模(kink mode)。 臘腸模(就是吃的那個臘腸), 這些模式都被很好的研究過, 可以用磁流體或動理學很好的描述。同時在實驗上也有特定的運動模式, 比如臘腸模, 等離子體會變成『臘腸』狀, 所以叫做『臘腸』模式。後來發現用磁流體很簡單就能解釋。同時臘腸模也是一種經典的磁流體不穩定性(instability)。

還有一些模式在實驗上觀測到具有很強的規律性,但是理論上尚不明確的, 也可以叫做mode, 比如磁約束裝置裡面的H-mode(高約束模)L-mode(低約束模)還有I-mode(改進約束模), 這些mode都有共同的特點, 但是觸發機制卻千差萬別。 同時在托卡馬克, 仿星器, 磁鏡上都有發現, 具有普遍性。 但是理論上仍然無法很好解釋為什麼會出現約束突然變強的情況。目前實驗上依然處在觀察其運動規律的階段, 比如H-mode裡面又分ELMy, ELMless,Grass Type 等等, 不是做實驗的,所以具體不太清楚, 有做實驗的同學速速出來打臉。

還有一些叫做quasi mode(准模)的, 在參量不穩定性裡面會出來。

所以不要太糾結命名, 像魚骨模(fishbone mode),臘腸模(sausage mode),氣球模(ballooning mode)都有的。就醬。 回去搬磚了。


謝邀

在看到這個問題之前,還沒注意等離子體物理學裡用了好多mode。至於為什麼使用mode,大概是為了方便學習交流了。把具有某些特定性質的磁流體體系稱為一種模,就像「身高**,體重**,身份證號*****的是***」。至於物理學其它分支所使用的模也是同樣的目的。

Mode指模,我比較熟悉的是L模,H模。L模是指低約束模式,H模是指高約束模式。高低約束模式是指能量約束時間的長短,長時間的能量約束是實現可控核聚變商用的條件之一。L模到H模的轉變是個大問題,自1982年發現H模以來一直沒有搞明白其物理機制。但在實驗上,有許多方法來實現這個轉變,並找到了許多改善約束的方法。

Wave指波,就如平靜的水面受到擾動會形成水波一樣,處於平衡態的磁流體體系受到擾動之後也會形成波。由不同的擾動條件形成不同的波:密度擾動形成離子聲波(類似聲波);磁力線擾動形成阿爾文波等。

很多不穩定性(instability)會影響能量約束。一個單擺,推動擺錘,擺錘會在原點附近來回擺動,最終回到原點,這是穩定的;山頂上的一塊石頭,你推下之後石頭的運動會越來越快,且不會回到山頂,這是不穩定。在tokamak實驗中,雜質的出現,壓強梯度,平行電流等都會導致不穩定性甚至等離子體的破裂。

不知道這些是不是題主想要的答案。


謝邀

mode也就是態。物理學很多的分支中都是這樣是用的。當然也能做mode(音譯:模)

同樣,邀請我隊友大翔同學@葉仁


哎呀 作為馬上的慣性約束聚變等體的人 先佔個座位


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