بررسی جابه جائی بسامد امواج الکترومغناطیسی در بر همکنش با پلاسما

چکیده هدف اصلی این رساله مطالعه و محاسبه ی جابجایی بسامد امواج الکترومغناطیسی غیر عادی در برهمکنش با پلاسما در حضور میدان مغناطیسی است. در فصل اول محیط های پلاسمایی به عنوان محیط شتاب دهنده و مزایای آن برمحیط های شتاب دهنده مادی بحث شده و همچنین شتاب در خلا ، گازها وپلاسماها مورد بحث قرار می گیرد. شتاب دهنده های مختلف از جمله شتاب دهنده موج زنشی پلاسما ، شتاب دهنده ردپای لیزری و شتاب دهنده ردپای لیزری خود مدوله شده توضیح داده میشود.همچنین در این فصل در مورد پالس های لیزری چندگانه، شکست موج، محدودیت های شتاب بر اساس لیزر و شتاب فوتونی (امواج الکترومغناطیسی عادی و غیر عادی)توضیح داده می شود. در فصل دوم بادر نظر گرفتن رابطه ی پاشندگی امواج الکترومغناطیسی غیر عادی رابطه جابجایی نسبی بسامد رابرای حالت کلی که پلاسما با تمام چگالی هاو میدانهای مغناطیسی قوی و ضعیف در نظر گرفته می شوند به دست می آوریم. در بخش بعدی (حالت خاص )، پلاسما را فرو چگال در نظر گرفته و رابطه جابجایی بسامد را از طریق تئوری خطی برای موج الکترومغناطیسی در حضور میدان مغناطیسی ضعیف محاسبه می کنیم و نشان می دهیم که بسامد موج الکترومغناطیسی حتی در حضور میدان مغناطیسی به طرف بالا یا پایین جابجا می شود. به عنوان مثال کاربردی جابجایی بسامد انفجار رادیویی نوع (iii) را در برهمکنش با پلاسمای مگنتوسفر زمین محاسبه می کنیم. این ناحیه به خاطر بعضی تقریب ها و ساده سازی ها در به دست آوردن رابطه پاشند گی عملی در نظر گرفته شده و اصولاً پلاسمای رقیق را با میدان مغناطیسی ضعیف پوشش می دهد. مشخصات کامل مناطق مختلف پلاسمایی اعم از فضایی و آزمایشگاهی و همچنین مشخصات امواج الکترومغناطیسی به کار برده شده در متن آورده شده است. سطح مقطع (نمایه) چگالی پلاسما را به شکل تغییرات سینوسی ونمایی در نظر گرفته ونشان می دهیم که در این حالت ها بسامد موج الکترومغناطیسی در برهمکنش با پلاسما جابجا می شود. همچنین در حالت نسبیتی نیز جابجایی بسامد موج را محاسبه می کنیم. محاسبات فرمول های جابجایی بسامد به طور کامل با شرایط مختلف در نظر گرفته شده در آخر پایان نامه در ضمیمه های مختلف آمده است. جابجایی بسامد برای بعضی از مناطق پلاسمایی از جمله مگنتوسفر زمین و پلاسمای آزمایشگاهی وکمربندهای وان آلن در اندرکنش با امواج رادیویی، لیزر نئودیمیوم-یاگ، لیزر دی اکسید کربن و امواج فرابنفش محاسبه ونمودار آنها بر حسب فاصله یا بسامد لارموری رسم شده است. کاربردهای مختلف امواج الکترو مغناطیسی در اندرکنش با پلاسما به طور مختصر شرح داده شده است. در فصل سوم انتشار موج الکترومغناطیسی ( تابش لیزری ) در یک پلاسمای ناهمگن با ضریب شکستی که تابعی از فاصله است مورد بررسی قرار می گیرد. موج الکترومغناطیسی عمود بر سطح پلاسما در نظر گرفته می شود. میدان الکتریکی آن را از طریق معادله ی موج و میدان مغناطیسی را از طریق معادلات ماکسول در داخل چنین پلاسمائی و ضریب شکست وابسته به فضا محاسبه می کنیم. و نمودارهای آنها را در حالت سه بعدی به عنوان تابعی از فضا و زمان رسم می کنیم. همچنین نیروی اثر گذار وابسته به منفی گرادیان مجذور میدان الکتریکی را به طور عددی محاسبه و نمودار آن را بر حسب فاصله رسم می نماییم. کابردهای نیروی اثرگذار حاصل از تغییر میدان الکتریکی امواج الکترومغناطیسی (لیزر) در برخورد با پلاسما توصیف شده است. در فصل چهارم از طریق نیروی اثرگذار مربوط به پالس لیزری در اندرکنش با پلاسمای رقیق یک موج یون – صوتی ویک موج الکترو مغناطیسی دیگر در داخل پلاسما تحریک می شود که موج یون – صوتی اختلالی در چگالی پلاسما به وجود می آورد. با نوشتن معادله موج برای موج یون – صوتی اختلال نسبی محاسبه شده وجابجایی بسامد موج الکترومغناطیسی پراکنده در حضور میدان مغناطیسی و اختلال چگالی تخمین زده می شود.