物质的第四态-等离子体

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1、物质的第四态等离子体,高中讲学教材,顾琅 2009.10,概 述,讲课目的 为什么讲这个课题 什么叫等离子体 等离子体的特点 等离子体研究的发展史 内容提纲,1.讲课目的 启发性讲学目的： 世界在如何发展？社会上的人在干什麽?. 教课书上知识与社会工作关联. 现代传媒丰富，但缺少这些内容，有些还误导年轻人。要智慧人生 * 中国顶尖科学家郭永怀先生从美国回来后曾说：我现在做的事，就是在年轻人和世界先进科学之间搭起桥梁。 在年轻人中普及科学知识很重要,你们是社会进步的希望.,郭永怀,(1009-1968)烈士,力学专家,曾获两弹一星 功勋奖章. 1941年在美国加洲理工学院从师冯.卡门. 1945

2、年,加洲理工学院研究员. 1946年,与钱学森一起发表重要力学论文. 1955年,康乃尔大学任教,正教授. 1956年回国. 1956-1968年,对两弹一星及我国力学事业作出 了突出贡献.不遗余力培养年轻的科学研究人员 1968年,因飞机失事不幸牺牲,终年59岁., 为何讲这个题目？ a) 宇宙中充斥等离子体，如太阳就是一个等离子体火球,是地球上一切动植物及人类生存的能源. (图) b) 等离子体的应用给人类生活带来了巨大变化。最显著的例子：等离子发生器 芯片生产微小化 个人电脑的产生和发展。化学刻蝕的芯片：原理如中学课上玻璃上涂腊再用化学腐蚀。(图),太阳系图,太阳,天狼星,Arturo,

3、在这个比例图上 木星只是一个像素，地球则无法显示,北河三,牧夫座星,在我们可见的星空中.论亮度，心宿二排在第15位。它离地球1000光年,Soleil 1 pixel,在这张比例图上，太阳只是一个像素，木星则无法显示,心宿二,等离子体刻蚀,传统化学刻蚀,刻蚀示意图,c) 大自然中的一些等离子体现象关系到 人类生活： 如电离层,闪电,北极光,太阳风(图). d) 等离子体科学已得到广泛应用 核聚变,天体研究,材料,集成电路,国防,环保,纺织,化工,通讯.还不断有创新. 科学家预测,低温等离子体科学技术在 21世纪将会产生突破. 据估计,潜在市场每年达一千几百亿美元.(国家基金委报告),北极光图,

4、中科院等离子体 研究所列表 （安徽合肥）,什麽叫等离子体？ 物质的一种形态。原子、分子被分离成电子、离子，并共存。,至少有一部分的原子或分子被电离。 等离子体的正负电荷数大致相等。所以，等离子体总体并不带电，只是具有较高能量而已。 最常见形式是电离气体。能导电,能发光.,与常说的物质的三态不同，是能量的聚集态。 固态,液态,气态以分子间排列,距离不同划分.等离子体状态与分子排列无关。 等离子体具有物理化学活性。粒子动能大.,等离子体特点,2. 受电场，磁场的影响及控制. 因而我们可以利用电磁场，温度等控制等离子体环境下的物理化学过程. 3.正负带电粒子的同时存在，使等离子体现象多样化，复杂化。

5、粒子之间有明显的电磁作用力.表现出集体行为.,等离子体研究的发展,1879年,英国威廉姆.库克斯确认放电管中的气体呈现电离状态. 1924年,阿普尔顿等人通过对无线电波回波的接收 证实了等离子体层的作用. 1928年,朗缪耳首次采用” Plasma”定义(中译为等离子体)包含了电子，离子，中性原子和分子的气体。* 朗缪耳探针的发现促进等离子体研究,1949？用火箭上安装探针探测大气中等离子体层. 光谱仪使太阳组成及其能源得以确定. 新一代红外相机获得较准确的宇宙空间物体的资料.,1950 年左右 西方国家开始授控核聚变研究. 1970年后,等离子体研究开始被广泛用于微电子工业 及其它工业的等离

6、子体加工. 1990年，用“发现号”航天飞机发射了哈勃太空望远镜。,欧文.朗缪耳 :*,(1881-1957),美国化学,物理学家. 1932年获诺贝尔化学奖. 定义了同位素,化合价这些概念. 早期研究等离子体的科学家之一. 曾发现用干冰和碘化物,低温下可用作人工降雨.,讲课内容及提纲,1. 概述 2. 宇宙中的等离子体(太阳即等离子体火球) 3. 大自然中的等离子体现象,空间等离子体研究. 4. 人工产生等离子体:高温等离子体(核聚变)的研究 (不可控核反应,核裂变,核聚变) 5. 低温等离子体的产生方法,分类,应用概述 (热等离子体,冷等离子体) 6. 等离子体特殊的化学反应环境及应用 7. 等离子体化学气相沉积(集成电路的微型化应用) 8. 离子源,离子束的产生. 9. 一些应用:等离子体电视,等离子体隐身,环保. 考核形式 用思考题笔试 , 重在听课及参与.,