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等离子物理等离子物理等离子物理等离子物理本讲稿第一页，共二十一页目录目录4 42 23 31 1引言引言电磁波领域中带电粒子动力学电磁波领域中带电粒子动力学用实验坐标和时间的函数演示电子运动用实验坐标和时间的函数演示电子运动结论结论本讲稿第二页，共二十一页一个带电粒子与电磁波的相互作用对高一个带电粒子与电磁波的相互作用对高功率微波产生，粒子加速的根本和等离功率微波产生，粒子加速的根本和等离子体加热有根本的作用。目前已经有在子体加热有根本的作用。目前已经有在电磁波中带电粒子的相对论运动的各种电磁波中带电粒子的相对论运动的各种研究工作。研究工作。本讲稿第三页，共二十一页Jory和。例如例如Buchsbaum和和Roberts研究带电粒研究带电粒子在圆偏振电磁波中子在圆偏振电磁波中的相对论运动，他们的相对论运动，他们获得了对于粒子的一获得了对于粒子的一种非线性能量方程。种非线性能量方程。Trivelpiece和和Jory采用了摄动采用了摄动理论和数值方法，理论和数值方法，研究带电粒子和研究带电粒子和线性偏振电磁波线性偏振电磁波的相对运动。的相对运动。本讲稿第四页，共二十一页众所周知众所周知21最近，最近，bourdier等人研究了上述问等人研究了上述问题，通过使用哈密顿方法，已经提题，通过使用哈密顿方法，已经提出了关于粒子加速或微波产生的一出了关于粒子加速或微波产生的一些有趣结果以及可能的应用。例如，些有趣结果以及可能的应用。例如，在参考文献三对运动积分进行了推在参考文献三对运动积分进行了推导，作者指出了粒子的动量可以用导，作者指出了粒子的动量可以用明确的空坐标函数明确的空坐标函数（，t是实验时是实验时间，间，z是实验坐标系，是实验坐标系，c是真空中的是真空中的光速）表示。此外，光速）表示。此外，Qian已经获已经获得一些粒子运动关于得一些粒子运动关于的功能解的功能解析表达式。析表达式。用明确的关于实验时间用明确的关于实验时间t或坐标或坐标z的的函数表示粒子加速区域或高功率微波函数表示粒子加速区域或高功率微波产生的位置，动量，和能量是有用并产生的位置，动量，和能量是有用并且可取的。然而，这一点并没有在以且可取的。然而，这一点并没有在以前的工作中得到解决。在本文中，我前的工作中得到解决。在本文中，我们第一次提出以上粒子的运动量问题，们第一次提出以上粒子的运动量问题，可以在任何初始条件下用关于实验时可以在任何初始条件下用关于实验时间间t或坐标或坐标z的显函数表示。的显函数表示。本讲稿第五页，共二十一页本文安排本文安排第二部分第二部分第三部分第三部分第三部分第三部分第四部分第四部分第四部分第四部分我们将检验在电磁波中带电粒子运动积分的推演，我们将检验在电磁波中带电粒子运动积分的推演，提出一些紧凑的表达形式。提出一些紧凑的表达形式。使用了第二部分中的主要结果，我们将倒置使用了第二部分中的主要结果，我们将倒置t与与z的关系，推导并给出一些粒子运动关于的关系，推导并给出一些粒子运动关于t与与z的解的解析函数问题。析函数问题。作出了概括总结。作出了概括总结。本讲稿第六页，共二十一页 假设电磁场具有以下真空关系：假设电磁场具有以下真空关系：E=D，H=B和和=kc，则，则电磁波领域中带电粒子动力学电磁波领域中带电粒子动力学本讲稿第七页，共二十一页电磁场中运动的电子的动量方程和能量方程可以表示为电磁场中运动的电子的动量方程和能量方程可以表示为本讲稿第八页，共二十一页 是电子的总能量，其中是电子的总能量，其中 m是电子的质量，是电子的质量，是相对论因子。是相对论因子。根据方程根据方程 ，可以得到三个运动积分，可以得到三个运动积分其中，其中，是回旋频率，并且是回旋频率，并且 通过使用方程通过使用方程 ，定义定义 ，有有 。本讲稿第九页，共二十一页电子动量的三个组成部分可改写为电子动量的三个组成部分可改写为本讲稿第十页，共二十一页运用一些数学运算，我们再改写微分方程 和 其中，是共振频率。本讲稿第十一页，共二十一页方程方程 5（a）-5（c）的通解如下（为节省空间，在这里不）的通解如下（为节省空间，在这里不考虑考虑 时的共振情况）时的共振情况）本讲稿第十二页，共二十一页选择初始条件选择初始条件选择初始条件选择初始条件 ，可以确定三个积分和六个，可以确定三个积分和六个常数常数本讲稿第十三页，共二十一页根据方程（根据方程（3a），（），（4a）（4c）和（）和（6a）（6c），电子动量和相对），电子动量和相对论因子可以写成解析函数论因子可以写成解析函数和本讲稿第十四页，共二十一页用实验坐标和时间的函数演示电子运动用实验坐标和时间的函数演示电子运动反转反转 BBC CDDAA本讲稿第十五页，共二十一页等等阶阶方程（方程（6a）本讲稿第十六页，共二十一页3.基于层次分析法综合评价基于层次分析法综合评价层次分析法评价柱状图：层次分析法评价柱状图：霍霍林林郭郭勒勒市市库库伦伦旗旗科科左左后后旗旗科科尔尔沁沁区区开开鲁鲁县县奈奈曼曼旗旗科科左左中中旗旗扎扎鲁鲁特特旗旗2007年年2002年年1995年年本讲稿第十七页，共二十一页4.基于灰色关联法综合评价基于灰色关联法综合评价与与级指标性能的关联离散值计算级指标性能的关联离散值计算 本讲稿第十八页，共二十一页利用公司（利用公司（6c），和转换公式），和转换公式和和 ，可以求得，可以求得最终最终本讲稿第十九页，共二十一页结论结论总之，我们研究了在均匀磁场和圆偏振电磁波中沿磁场方向运动的带总之，我们研究了在均匀磁场和圆偏振电磁波中沿磁场方向运动的带电粒子。带电粒子的位置（电粒子。带电粒子的位置（X，Y，Z），动量（），动量（pxpx，pypy，pzpz），相），相对因子对因子可以明确地表示为参数可以明确地表示为参数，z，t的显函数。这适用于粒子中的的显函数。这适用于粒子中的任何初始条件和左和右偏振波。而所得到的结果可可能对高功率微波任何初始条件和左和右偏振波。而所得到的结果可可能对高功率微波产生，粒子加速，和等离子体加热具有潜在的应用价值。产生，粒子加速，和等离子体加热具有潜在的应用价值。本讲稿第二十页，共二十一页本讲稿第二十一页，共二十一页