Plasmaphysik

Plasmaphysik führt systematisch in die Methoden zur theoretischen Beschreibung physikalischer Prozesse in ionisierten Gasen ein. Vom mikroskopischen Teilchenbild ausgehend werden die Gleichungen sowohl für eine mikroskopische als auch für eine makroskopische Beschreibung eines Plasmas abgeleitet. Im Mittelpunkt steht die Frage, welche Näherung welcher Fragestellung angemessen ist. Ausführlich werden Gleichgewichtskonfigurationen, Instabilitäten und Wellen in den verschiedenen Näherungen behandelt. Beispiele und Laborexperimente sorgen für Anschaulichkeit.

1. Einleitung.- 1.1 Plasma als vierter Zustand der Materie.- 1.2 Typische plasmaphysikalische Problemstellungen.- 1.3 Beispiele für praktische Anwendungen der Plasmaphysik.- 1.4 Verallgemeinerungen des Plasmabegriffs.- 1.5 Einige allgemeine Bemerkungen zum vorliegenden Text.- 2. Einzelteilchenbewegung.- 2.1 Grundgleichungen.- 2.2 Exakte Lösungen der Bewegungsgleichung.- 2.3 Bewegung geladener Teilchen in stationären, rotationssymmetrischen Magnetfeldern.- 2.4 Bewegung geladener Teilchen in rotierenden Feldern.- 2.5 Die Alfvénsche Näherung.- 2.6 Strahlungsverluste.- 3. Mikroskopische Plasmabeschreibung.- 3.1 Ionisation.- 3.2 Plasmaparameter.- 3.3 Kinetische Gleichungen.- 3.4 Gleichgewichtsverteilungen.- 3.5 Wellen und Instabilitäten.- 3.6 Lichtstreuung in einem Plasma.- 3.7 Einfluß der Stöße.- 4. Makroskopische Plasmabeschreibung.- 4.1 Ableitung ma.kroskopischer Gleichungen.- 4.2 Magnetohydrodynamik.- 4.3 Nicht-ideale Magnetohydrodynamik.- 4.4 Zweiflüssigkeitstheorie.- Anhang A. Magnetfelder und Feldlinien.- A.1 Feldlinien als Raumkurven.- A.1.1 Tangentenvektor und Bogenlänge.- A.1.2 Die Krümmung.- A.1.3 Die Torsion.- A.1.4 Das Frenetsche Dreibein und die Frenetschen Formeln.- A.2 Berechnung von Feldlinien.- A.3 Beispiele.- A.4 Ableitung der Gleichung (4.2.175).- Literatur.