为什么叫表面等离子体
等离子体是指什么？
等离子体是指什么？
等离于体(plasma)是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态,广泛存在于宇宙中,常被视为物质的第四态,被称为等离子态,或者“超气态”,也称“电浆体”。
等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用。等离子体是由克鲁(WilliamCrookes)在1879年发现的, 1928年美国科学家欧文·朗缪尔(Irving Langmuir)和汤克期(Tonks)首次将“等离子体”一词引人物理学,用来描述气体放电管里的物质形态。严格来说,等离于体是具有高位能、高动能的气体团,等离子体的总带电量仍是中性,借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出,结果电子不再被束缚于原子核,而成为高位能、高动能的自由电子。
等离子体原理：
等离子体通常被视为物质除固态、液态、气态之外存在的第四种形态。如果对气体持续加热,使分子分解为原子并发生电离,就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体,这种状态称为等离子体。
等离子体与气体的性质差异很大,等离子体中起主导作用的是长程的库仓力,而且电子的质量很小,可以自由运动,因此等离子体中存在显著的集体过程,如振荡与波动行为。等离子体中存在与电磁辐射无关的声波,称为阿尔文波。
常见的等离子体：
等离子体是宇宙中存在最广泛的一种物态,目前观测到的宇宙物质中,99\%都是等离子体。常见等离子体形态包括人造等离子体、地球上的等离子体和太空天体物理中的等离子体。
等离子体的性质：
等离子态常被称为“超气态”,它和气体有很多相似之处,比如:没有确定形状和体积,具有流动性,但等离子也有很多独特的性质。等离子体中的粒子具有群体效应,只要一个粒子扰动,这个扰动就会传播到每个等离子体中的电离粒子。等离子体本身亦是良导体。等离子体的独特性质主要表现在以下4个方面。
（1） 电离
等离子体和普通气体的最大区别在于它是一种电离气体。由于存在带负电的自由电子和带正电的离子,因此有很高的电导率,和电磁场的耦合作用也极强(带电粒子可以与电场耦合,带电粒子流可以与磁场耦合)。描述等离子体要用到电动力学,因此发展起来一门叫做磁流体动力学的理论。
(2)组成粒子
和一般气体不同的是,等离子体包含两到三种组成粒子:自由电子、带正电的离子和未电离的原子。这使得我们针对不同的组分定义不同的温度电子温度和离子温度。轻度电离的等离子体,离子温度一般远低于电子温度,称之为“低温等离子体”。高度电离的等离子体,离子温度和电子温度都很高,称为“高温等离子体”。相比于一般气体,等离子体组成粒子间的相互作用也大很多。
（3）速率分布
一般气体的速率分布满足麦克斯韦分布(Maxwell distribution),但等离子体由于与电场的耦合，可能偏离麦克斯韦分布。
（4）等离激元
表面等离激元效应(surface plasmon)实验里我们把金属的微小颗粒视为等离子体(金属晶体因为其内部存在大量可以移动的自由电子,带有定量电荷,自由分布,且不会发生碰撞导致电荷的消失,因此金属晶体可以被视为电子的等离子体),由于金属的介电系数在可见光和红外波段为负数,因此当把金属和电介质组合为复合结构时会发生很多有趣的现象当光波(电磁波)人射到金属与介质分界面时,金属表面的自由电子发生集体振荡,如果电子的振荡频率与入射光波的频率一致,就会产生共振,这时会形成一种特殊的电磁模式:电磁场被局限在金属表面很小的范围内并发生增强,这种现象会被称为表面等离激元现象。这种电磁场增强效应能够有效地提高分子的荧光产生信号、原子的高次谐波产生效率,以及分子的拉曼散射信号等。在宏观的尺度上这一现象就表现为在特定波长、状态下的金属晶体的透光率大幅提升。
以上便是关于等离子体的知识。