عنوان

مطالعه مکانیسمهای تولید امواج رادیویی در پلاسما

Number

پ۲۶۱۵۵

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مطالعه مکانیسمهای تولید امواج رادیویی در پلاسما

First Statement of Responsibility

مریم السادات رفیعی

Name of Publisher, Distributor, etc.

فیزیک

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۸۲ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

فوتونیک

Date of degree

۱۴۰۰/۱۱/۱۳

Text of Note

چکیده امواج رادیویی در طول موجهای مختلف پیوسته در فضای خارج از جو زمین همچون ناحیه کمان-ضربه مگنتوسپهر زمین، ناحیه تاج خورشیدی و دیگر ستارگان، پولسارها و فضای بین ستاره ای تولید می شود. یکی از نقاط مشترک این محیطها وجود محیط پلاسمایی در آنهاست. لذا مطالعه مکانیسمهای تولید و انتشار امواج رادیویی در محیطهای پلاسمایی از اهمیت فراوانی برخوردار است. با توجه به چگالی پایین پلاسما در این محیطها، معمولا طول موج امواج تابشی در طیف امواج رادیویی (از چند سانتی متر تا ده ها کیلومتر) قرار می گیرد. البته در این محیطها مکانیسمهای دیگری برای تولید امواج الکترومغناطیسی در طیف های اشعه ایکس و گاما وجود دارد. در این رساله چگونگی تحریک و تولید امواج الکترومغناطیسی رادیویی در اثر عبور باریکه پرانرژی الکترونی از محیط پلاسمای مغناطیده با در نظر گرفتن پارامترهای ناحیه تاج خورشیدی و با کمک محاسبات عددی بررسی شده است. ناپایداری حاصل از این اندرکنش به عنوان ناپایداری باریکه – پلاسما شناخته می شود و برای مطالعه دقیق دینامیک آن نیاز به استفاده از دیدگاه پلاسمای جنبشی است. از اینرو تکنیک شبیه سازی ذره در سلول دو بعدی بکار گرفته شده است. تغییرات فضایی (در دو بعد) و زمانی مولفه های میدان الکتریکی پلاسما ، چگالی عددی باریکه الکترونی و نیز الکترونهای پلاسمای زمینه در فازهای خطی و غیرخطی این ناپایداری بررسی شده است. همینطور با بررسی منحنی های پاشندگی مولفه های میدان الکتریکی، نحوه تحریک امواج لانگمیر به عنوان امواج مادر تولید کننده امواج الکترومغناطیسی رادیویی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که این امواج در زمانهای اولیه این ناپایداری در نزدیکی فرکانس پلاسمای الکترونی در طیف طول موجی گسترده تحریک شده و با گذشت زمان رشد می کنند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که امواج یون- صوتی نیز در زمانهای طولانی تر ناپایداری تولید می شوند و در نتیجه اندرکنش این امواج با امواج لانگمیر، امواج الکترومغناطیسی در فرکانس هارمونیک دوم پلاسمای الکترونی تولید می شود. برای پارامترهای بکار رفته ناحیه تاج خورشیدی، طول موج این امواج در ناحیه امواج رادیویی قرار میگیرد. در ادامه رساله، تاثیر یونهایی با نسبت جرم یون به الکترون مختلف، تاثیر میدان مغناطیسی اولیه با شدتهای مختلف برروی این ناپایداری مورد بررسی قرار گرفته است.

Text of Note

AbstractRadio waves are continuously generated in a wide range of wavelength at the bow shock of the Earth’s magnetosphere, solar corona and the atmosphere of other stars, pulsars and the interstellar medium. The similarity between these environments is the presence of a plasma state. Therefore, the study of generation and propagation mechanisms of radio waves in such environments is very important. Considering the low density of plasma in these regions, the wavelengths of emitted waves are in the range of radio waves (from a few cm to a few km). Note that, there are some other mechanism for the generation of X- and Gamma rays in these environments. In this thesis, by using the numerical simulations, the excitation and generation of electromagnetic radio waves via the interaction of a high energy electron beam with a magnetized plasma have been investigated with the input parameters of the solar corona. Such an instability is known as the “beam-plasma instability” and the kinetic plasma approach is needed to study its dynamics. Therefore, a two-dimensional particle-in-cell simulation technique is adopted. Spatial (2D) and temporal variations of electric field components, number density of electron beam and the background plasma have been investigated in linear and nonlinear phases. Furthermore, by obtaining the dispersion diagrams of the electric field components, the mechanism of Langmuir wave excitation as the parent wave of electromagnetic radio wave has been discussed. The results show that, in the early times of this instability, the Langmuir waves are excited with a frequency close to the electron plasma frequency in a wide range of wave length. Then, as time goes on, the amplitude grows. Additionally, the obtained results show that the ion-acoustic waves are generated at the late times of instability and as a result of their interaction with Langmuir waves, the electromagnetic waves in the second harmonic is produced. With the input parameters of the solar corona region, the wavelengths of these waves are in the range of radio waves. Moreover, the effect of ion-to-electron mass ratio and the magnitude of initial magnetic field on the electron beam-plasma instability has been investigated.

Variant Title

Study of mechanisms of radio waves generation in a plasma

Entry Element

‏ رفیعی،

Part of Name Other than Entry Element

مریم السادات

Relator Code

تهيه کننده

Entry Element

‏صحرایی،

Entry Element

‏حسین پور،

Entry Element

اسفندیاری،

Part of Name Other than Entry Element

‏مصطفی

Part of Name Other than Entry Element

‏محبوب

Part of Name Other than Entry Element

‏ عبدالرسول

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز