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1、物质的第四态等离子体高中讲学教材高中讲学教材顾琅顾琅2009.10概概述述n讲课目的讲课目的n为什么讲这个课题为什么讲这个课题n什么叫等离子体什么叫等离子体n等离子体的特点等离子体的特点n等离子体研究的发展史等离子体研究的发展史n内容提纲内容提纲1.1.讲课目的讲课目的 启发性讲学目的：启发性讲学目的： 世世界在如何发展？社会上的人在干什麽界在如何发展？社会上的人在干什麽?. ?. 教课书上知识与社会工作关联教课书上知识与社会工作关联. . 现代传媒丰富，现代传媒丰富，但但缺少这些缺少这些内容内容，有些还，有些还误导年轻人。误导年轻人。要智慧人生要智慧人生* * 中国顶尖科学家郭永怀先生从美国
2、回来后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界先进科学之间搭起桥梁梁。 在年轻人中在年轻人中普及科学知识普及科学知识很重要很重要, ,你们是你们是社会进步的希望社会进步的希望. .郭永怀郭永怀(1009-1968)(1009-1968)烈士烈士, ,力学专家力学专家, ,曾获两弹一星曾获两弹一星功勋奖章功勋奖章. .19411941年在美国加洲理工学院从师冯年在美国加洲理工学院从师冯. .卡门卡门. .19451945年年, ,加洲理工学院研究员加洲理工学院研究员. .19461946年年, ,与钱学森一
3、起发表重要力学论文与钱学森一起发表重要力学论文. .19551955年年, ,康乃尔大学任教康乃尔大学任教, ,正教授正教授. .19561956年回国年回国. .1956-19681956-1968年年, ,对两弹一星及我国力学事业作出对两弹一星及我国力学事业作出了突出贡献了突出贡献. .不遗余力培养年轻的科学研究人员不遗余力培养年轻的科学研究人员19681968年年, ,因飞机失事不幸牺牲因飞机失事不幸牺牲, ,终年终年5959岁岁. .为何讲这个题目？为何讲这个题目？ a) a) 宇宇宙中充斥等离子体，如太阳就是一个等离子体火宙中充斥等离子体，如太阳就是一个等离子体火球球, ,是地球上一
4、切动植物及人类生存的能源是地球上一切动植物及人类生存的能源. .n( (图图) )b) b) 等离子体的应用给人类生活带来了巨大变化。最显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：等离子发生器著的例子：等离子发生器 芯片生产微小化芯片生产微小化 个人电脑的产生和发展。化学刻蝕的芯片：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。原理如中学课上玻璃上涂腊再用化学腐蚀。( (图图) )太阳系图太阳系图太阳太阳天狼星天狼星Arturo在这个比例图上在这个比例图上 木星只是一个像素，木星只是一个像素，地球则无法显示地球则无法显示北河三北河三牧夫座星牧夫座星在我
5、们可见的星空中在我们可见的星空中.论论亮度，心宿二排在第亮度，心宿二排在第15位。它离地球位。它离地球1000光年光年 Soleil科普知识应用篇中科院等离子体中科院等离子体研究所列表研究所列表（安徽合肥）（安徽合肥）什麽叫等离子体？什麽叫等离子体？q物质的一种形态。物质的一种形态。原子原子、分子、分子被被分离分离成成电子电子、离子，并离子，并共存。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.1.1.与常说的物质的三态不同，与常说的物质的三态不同，是能量的聚集是能量的聚集态。态
6、。 固态固态, ,液态液态, ,气态以分气态以分子间排列子间排列, ,距离不同划分距离不同划分. .等等离子体状态与分子排列无关。离子体状态与分子排列无关。 等离子体具有物理化等离子体具有物理化学活性。粒子动能大学活性。粒子动能大. .等离子体特点等离子体特点2. 2. 受电场受电场，磁场磁场的的影响影响及控制及控制. .因而我们可以利用电磁场，温度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等控制等离子体环境下的物理化学过程学过程. .3.3.正负带电粒子的同时存在，使等正负带电粒子的同时存在，使等离子体现象多样化，复杂化。粒离子体现象多样化，复杂化。粒子之间有明显的电磁作用力子
7、之间有明显的电磁作用力. .表现表现出集体行为出集体行为. .等离子体研究的发展n1879年年,英国威廉姆英国威廉姆.库克斯确认放电管中的气体呈现电离库克斯确认放电管中的气体呈现电离状态状态.n1924年年,阿普尔顿等人通过对无线电波回波的接收阿普尔顿等人通过对无线电波回波的接收n证实了等离子体层的作用证实了等离子体层的作用.n1928年年,朗缪耳首次采用朗缪耳首次采用” Plasma”定义定义(中译为等离子体中译为等离子体)包含了电子，离子，中性原子和分子的气体。包含了电子，离子，中性原子和分子的气体。*n朗缪耳探针的发现促进等离子体研究朗缪耳探针的发现促进等离子体研究,1949？用火箭上安
8、？用火箭上安装探针探测大气中等离子体层装探针探测大气中等离子体层.n光谱仪使太阳组成及其能源得以确定光谱仪使太阳组成及其能源得以确定.n新一代红外相机获得较准确的宇宙空间物体的资料新一代红外相机获得较准确的宇宙空间物体的资料.1950 年左右年左右 西方国家开始授控核聚变研究西方国家开始授控核聚变研究.1970年后年后,等离子体研究开始被广泛用于微等离子体研究开始被广泛用于微电子工业电子工业 及其它工业的等离子体加工及其它工业的等离子体加工.1990年，用年，用“发现号发现号”航天飞机发射了哈勃航天飞机发射了哈勃太空望远镜。太空望远镜。欧文欧文.朗缪耳朗缪耳 :*(1881-1957),美国化
9、学美国化学,物理学家物理学家. 1932年获诺贝尔化学奖年获诺贝尔化学奖. 定义了同位素定义了同位素,化合价这些概念化合价这些概念. 早期研究等离子体的早期研究等离子体的科学家之一科学家之一. 曾发现用干冰和碘化物曾发现用干冰和碘化物,低低温下可用作人工降雨温下可用作人工降雨.讲课内容及提纲n 1. 概述概述n 2. 宇宙中的等离子体宇宙中的等离子体(太阳即等离子体火球太阳即等离子体火球)n 3. 大自然中的等离子体现象大自然中的等离子体现象,空间等离子体研究空间等离子体研究.n 4. 人工产生等离子体人工产生等离子体:高温等离子体高温等离子体(核聚变核聚变)的研究的研究n (不可控核反应不可控核反应,核裂变核裂变,核聚变核聚变)n 5. 低温等离子体的产生方法低温等离子体的产生方法,分类分类,应用概述应用概述n (热等离子体热等离子体,冷等离子体冷等离子体)n 6. 等离子体特殊的化学反应环境及应用等离子体特殊的化学反应环境及应用n 7. 等离子体化学气相沉积等离子体化学气相沉积(集成电路的微型化应用集成电路的微型化应用)n 8. 离子源离子源,离子束的产生离子束的产生.n 9. 一些应用一些应用:等离子体电视等离子体电视,等离子体隐身等离子体隐身,环保环保.n考核形式考核形式 用思考题笔试用思考题笔试 , 重在听课及参与重在听课及参与.
