Экранирование электрическим полем
-
Экранирование в физике
- Экранирование демпфирует электрические поля в жидкостях с заряженными частицами.
- В жидкости с диэлектрической проницаемостью ε кулоновские силы между частицами уменьшаются с расстоянием.
- Поток частиц сводит взаимодействие к короткодействующему экранированному кулоновскому взаимодействию.
-
Экранирование в твердых телах
- В металлах и полупроводниках экранирование описывает электростатическое поле ионов.
- Электроны проводимости уменьшают электрические поля ионов.
-
Теория и модели
- Дебай и Хюккель исследовали стационарное точечное заряженное тело в жидкости.
- Приближение Дебая-Хюккеля справедливо при высоких температурах, приближение Томаса-Ферми — при низких.
-
Экранированный потенциал
- Экранированный потенциал определяется уравнением Пуассона с учетом экранирующего волнового вектора.
- Потенциал имеет экспоненциальное затухание, определяемое волновым вектором.
-
Теория множества тел
- Механический N-корпусной подход обеспечивает экранирование и демпфирование Ландау.
- Линеаризованное движение электронов в их собственном электрическом поле дает уравнение типа EΦ = S.
-
Линейный оператор и преобразование Фурье-Лапласа
- Линейный оператор E описывает взаимодействие частиц с электростатическим потенциалом.
- Преобразование Фурье-Лапласа Φ представляет собой электростатический потенциал.
-
Диэлектрическая проницаемость и исходные условия
- Диэлектрическая проницаемость ϵ(k, ω) описывает взаимодействие частиц с плазмой.
- Исходные условия S(k, ω) включают сумму N исходных условий, обусловленных частицами.
-
Обратное преобразование Фурье-Лапласа
- Потенциал, присущий каждой частице, состоит из двух частей: возбуждение ленгмюровских волн и экранированный потенциал.
- Экранированный потенциал включает экранированный кулоновский потенциал для тепловой плазмы и тепловой частицы.
-
Квантово-механический подход
- В реальных металлах эффект экранирования сложнее, чем в теории Томаса-Ферми.
- Носители заряда (электроны) не могут реагировать на волновые векторы, меньшие волнового вектора Ферми.
- Это связано с феноменом Гиббса и колебаниями Фриделя.
- Суммарное электрическое поле уменьшается по обратному степенному закону, умноженному на колебательный член.
-
Теоретические расчеты
- Теоретические расчеты могут быть получены на основе квантовой гидродинамики и теории функционала плотности (DFT).