1626:
149:
is comparable to or larger than the ion temperature. This fact, coupled with the much smaller mass of the electron, implies that the electrons move much faster than the ions. An electron mode depends on the mass of the electrons, but the ions may be assumed to be infinitely massive, i.e. stationary.
66:
The electromagnetic fields in a plasma are assumed to have two parts, one static/equilibrium part and one oscillating/perturbation part. Waves in plasmas can be classified as electromagnetic or electrostatic according to whether or not there is an oscillating magnetic field. Applying
2017:
1821:
2370:
741:
165:
plasma or parallel, perpendicular, or oblique to the stationary magnetic field. Finally, for perpendicular electromagnetic electron waves, the perturbed electric field can be parallel or perpendicular to the stationary magnetic field.
1363:
132:
1475:
1469:
1271:
511:
614:
289:
369:
875:
1164:
2245:
934:
800:
429:
2186:
2130:
1881:
1685:
1892:
1696:
1039:
2070:
1095:
2602:
2571:
2540:
2509:
2478:
2251:
2399:
620:
2664:
2633:
2447:
2423:
1277:
78:
1621:{\displaystyle {\frac {c^{2}k^{2}}{\omega ^{2}}}=1-{\frac {\omega _{p}^{2}}{\omega ^{2}}}\,{\frac {\omega ^{2}-\omega _{p}^{2}}{\omega ^{2}-\omega _{h}^{2}}}}
1376:
1178:
150:
An ion mode depends on the ion mass, but the electrons are assumed to be massless and to redistribute themselves instantaneously according to the
435:
2693:
527:
202:
295:
879:
807:
2672:(The subscript 0 denotes the static part of the electric or magnetic field, and the subscript 1 denotes the oscillating part.)
1101:
2021:
1825:
1630:
1367:
68:
2199:
888:
754:
383:
2012:{\displaystyle {\frac {c^{2}k^{2}}{\omega ^{2}}}=1-{\frac {\omega _{p}^{2}/\omega ^{2}}{1+(\omega _{c}/\omega )}}}
1816:{\displaystyle {\frac {c^{2}k^{2}}{\omega ^{2}}}=1-{\frac {\omega _{p}^{2}/\omega ^{2}}{1-(\omega _{c}/\omega )}}}
2770:
2732:
2722:
2136:
2084:
1835:
1639:
47:, but it may also contain multiple ion species including negative ions as well as neutral particles. Due to its
2605:
1043:
515:
155:
48:
33:
2742:
24:
are an interconnected set of particles and fields which propagate in a periodically repeating fashion. A
2753:
941:
2033:
1058:
2717:
1884:
1688:
146:
184:
2365:{\displaystyle {\frac {\omega ^{2}}{k^{2}}}=c^{2}\,{\frac {v_{s}^{2}+v_{A}^{2}}{c^{2}+v_{A}^{2}}}}
2580:
2549:
2518:
2487:
2456:
373:
151:
2667:
736:{\displaystyle \omega ^{2}=k^{2}v_{s}^{2}=k^{2}{\frac {\gamma _{e}KT_{e}+\gamma _{i}KT_{i}}{M}}}
2574:
2543:
2374:
745:
135:
2384:
145:
Waves can be further classified by the oscillating species. In most plasmas of interest, the
2512:
2481:
162:
29:
25:
2642:
2611:
2700:
1358:{\displaystyle {\frac {c^{2}k^{2}}{\omega ^{2}}}=1-{\frac {\omega _{p}^{2}}{\omega ^{2}}}}
139:
127:{\displaystyle \mathbf {k} \times {\tilde {\mathbf {E} }}=\omega {\tilde {\mathbf {B} }}}
2688:
2636:
2450:
2432:
2408:
2190:
56:
52:
17:
2764:
2737:
2747:
1464:{\displaystyle {\vec {k}}\perp {\vec {B}}_{0},\ {\vec {E}}_{1}\perp {\vec {B}}_{0}}
161:
The various modes can also be classified according to whether they propagate in an
2426:
1266:{\displaystyle {\vec {k}}\perp {\vec {B}}_{0},\ {\vec {E}}_{1}\|{\vec {B}}_{0}}
72:
2402:
506:{\displaystyle \omega ^{2}=\omega _{p}^{2}+\omega _{c}^{2}=\omega _{h}^{2}}
40:
609:{\displaystyle {\vec {B}}_{0}=0\ {\rm {or}}\ {\vec {k}}\|{\vec {B}}_{0}}
284:{\displaystyle {\vec {B}}_{0}=0\ {\rm {or}}\ {\vec {k}}\|{\vec {B}}_{0}}
2727:
1168:
59:. This complex of particles and fields supports a wide variety of
36:
60:
44:
364:{\displaystyle \omega ^{2}=\omega _{p}^{2}+3k^{2}v_{th}^{2}}
158:, will a mode depend on both the electron and the ion mass.
870:{\displaystyle \omega ^{2}=\Omega _{c}^{2}+k^{2}v_{s}^{2}}
1159:{\displaystyle \omega ^{2}=\omega _{p}^{2}+k^{2}c^{2}}
2645:
2614:
2583:
2552:
2521:
2490:
2459:
2435:
2411:
2387:
2254:
2202:
2139:
2087:
2036:
1895:
1838:
1699:
1642:
1478:
1379:
1280:
1181:
1104:
1061:
944:
891:
810:
757:
623:
530:
438:
386:
298:
205:
134:, implying that an electrostatic wave must be purely
81:
2704:
Introduction to Plasma
Physics and Controlled Fusion
138:. An electromagnetic wave, in contrast, must have a
142:component, but may also be partially longitudinal.
2658:
2627:
2596:
2565:
2534:
2503:
2472:
2441:
2417:
2393:
2364:
2239:
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2124:
2064:
2011:
1875:
1815:
1679:
1620:
1463:
1357:
1265:
1158:
1089:
1033:
928:
869:
794:
735:
608:
505:
423:
363:
283:
126:
2750:(spacecraft instrument aboard Jupiter orbiter)
2240:{\displaystyle {\vec {k}}\perp {\vec {B}}_{0}}
929:{\displaystyle {\vec {k}}\perp {\vec {B}}_{0}}
795:{\displaystyle {\vec {k}}\perp {\vec {B}}_{0}}
424:{\displaystyle {\vec {k}}\perp {\vec {B}}_{0}}
8:
2100:
1851:
1655:
1241:
584:
259:
2181:{\displaystyle \omega ^{2}=k^{2}v_{A}^{2}}
2125:{\displaystyle {\vec {k}}\|{\vec {B}}_{0}}
1876:{\displaystyle {\vec {k}}\|{\vec {B}}_{0}}
1680:{\displaystyle {\vec {k}}\|{\vec {B}}_{0}}
39:. In the simplest case, it is composed of
2650:
2644:
2619:
2613:
2588:
2582:
2557:
2551:
2526:
2520:
2495:
2489:
2464:
2458:
2434:
2410:
2386:
2353:
2348:
2335:
2323:
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2305:
2300:
2293:
2292:
2286:
2271:
2261:
2255:
2253:
2231:
2220:
2219:
2204:
2203:
2201:
2172:
2167:
2157:
2144:
2138:
2116:
2105:
2104:
2089:
2088:
2086:
2050:
2039:
2038:
2035:
1995:
1989:
1968:
1959:
1953:
1948:
1941:
1924:
1913:
1903:
1896:
1894:
1867:
1856:
1855:
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1839:
1837:
1799:
1793:
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1763:
1757:
1752:
1745:
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1717:
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1698:
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1591:
1579:
1574:
1561:
1554:
1553:
1545:
1535:
1530:
1524:
1507:
1496:
1486:
1479:
1477:
1455:
1444:
1443:
1433:
1422:
1421:
1408:
1397:
1396:
1381:
1380:
1378:
1347:
1337:
1332:
1326:
1309:
1298:
1288:
1281:
1279:
1257:
1246:
1245:
1235:
1224:
1223:
1210:
1199:
1198:
1183:
1182:
1180:
1150:
1140:
1127:
1122:
1109:
1103:
1075:
1064:
1063:
1060:
1022:
1009:
1004:
988:
978:
968:
949:
943:
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909:
908:
893:
892:
890:
861:
856:
846:
833:
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815:
809:
786:
775:
774:
759:
758:
756:
721:
708:
695:
682:
675:
669:
656:
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628:
622:
600:
589:
588:
573:
572:
560:
559:
544:
533:
532:
529:
497:
492:
479:
474:
461:
456:
443:
437:
415:
404:
403:
388:
387:
385:
355:
347:
337:
321:
316:
303:
297:
275:
264:
263:
248:
247:
235:
234:
219:
208:
207:
204:
113:
111:
110:
93:
91:
90:
82:
80:
168:
7:
170:Summary of elementary plasma waves
2554:
965:
825:
564:
561:
239:
236:
14:
1034:{\displaystyle \omega ^{2}=^{-1}}
43:and a single species of positive
2065:{\displaystyle {\vec {B}}_{0}=0}
1090:{\displaystyle {\vec {B}}_{0}=0}
880:electrostatic ion cyclotron wave
114:
94:
83:
2756:(Instrument on Voyager probes)
2225:
2209:
2110:
2094:
2044:
2003:
1982:
1861:
1845:
1807:
1786:
1665:
1649:
1449:
1427:
1402:
1386:
1251:
1229:
1204:
1188:
1069:
1019:
985:
961:
958:
914:
898:
780:
764:
594:
578:
538:
409:
393:
269:
253:
213:
118:
98:
1:
2597:{\displaystyle \omega _{h}}
2566:{\displaystyle \Omega _{c}}
2535:{\displaystyle \omega _{c}}
2504:{\displaystyle \omega _{i}}
2473:{\displaystyle \omega _{p}}
154:. Only rarely, e.g. in the
2787:
69:Faraday's law of induction
2733:Surface plasmon resonance
2723:Appleton-Hartree equation
2718:Magnetohydrodynamic waves
2027:
1052:
1049:
521:
196:
193:
1044:lower hybrid oscillation
516:upper hybrid oscillation
156:lower hybrid oscillation
2394:{\displaystyle \omega }
49:electrical conductivity
34:electrically conductive
2743:Index of wave articles
2660:
2629:
2606:upper hybrid frequency
2598:
2567:
2544:electron gyrofrequency
2536:
2505:
2474:
2443:
2419:
2395:
2366:
2241:
2182:
2126:
2066:
2013:
1877:
1817:
1681:
1622:
1465:
1359:
1267:
1160:
1091:
1035:
930:
871:
796:
737:
610:
507:
425:
365:
285:
128:
51:, a plasma couples to
2754:Plasma Wave Subsystem
2706:, 2nd edition (1984).
2661:
2659:{\displaystyle v_{A}}
2630:
2628:{\displaystyle v_{s}}
2599:
2568:
2537:
2506:
2475:
2444:
2420:
2396:
2367:
2242:
2183:
2127:
2067:
2014:
1878:
1818:
1682:
1623:
1466:
1360:
1268:
1161:
1092:
1036:
931:
872:
797:
738:
611:
508:
426:
366:
286:
129:
2685:(2003). 2nd edition.
2643:
2637:plasma "sound" speed
2612:
2581:
2550:
2519:
2488:
2457:
2433:
2409:
2385:
2252:
2200:
2137:
2085:
2034:
1893:
1836:
1697:
1640:
1476:
1377:
1278:
1179:
1102:
1059:
942:
889:
808:
755:
621:
528:
436:
384:
296:
203:
147:electron temperature
79:
2689:Stix, Thomas Howard
2668:plasma Alfvén speed
2358:
2328:
2310:
2177:
1958:
1762:
1614:
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1540:
1342:
1132:
1017:
866:
838:
661:
502:
484:
466:
376:(or Langmuir wave)
360:
326:
185:dispersion relation
178:oscillating species
171:
2656:
2625:
2594:
2563:
2532:
2501:
2470:
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2391:
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2237:
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2009:
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1031:
1000:
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733:
647:
606:
503:
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470:
452:
421:
374:plasma oscillation
361:
343:
312:
281:
169:
152:Boltzmann relation
124:
2575:ion gyrofrequency
2442:{\displaystyle c}
2418:{\displaystyle k}
2380:
2379:
2375:magnetosonic wave
2360:
2277:
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2113:
2097:
2047:
2007:
1930:
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1616:
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1513:
1452:
1430:
1419:
1405:
1389:
1353:
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1207:
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901:
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746:ion acoustic wave
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571:
558:
541:
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272:
256:
246:
233:
216:
121:
101:
2778:
2771:Waves in plasmas
2701:Chen, Francis F.
2694:Waves in Plasmas
2665:
2663:
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2657:
2655:
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