1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Occurrence of Plasmas in Nature . . . . . . . .
... [Show More] . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Definition of Plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Concept of Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Debye Shielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 The Plasma Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.6 Criteria for Plasmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.7 Applications of Plasma Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.7.1 Gas Discharges (Gaseous Electronics) . . . . . . . . . . . . . 13
1.7.2 Controlled Thermonuclear Fusion . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.7.3 Space Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.7.4 Modern Astrophysics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.7.5 MHD Energy Conversion and Ion Propulsion . . . . . . . 15
1.7.6 Solid State Plasmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.7.7 Gas Lasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.7.8 Particle Accelerators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7.9 Industrial Plasmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7.10 Atmospheric Plasmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 Single-Particle Motions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Uniform E and B Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.1 E¼0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.2 Finite E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.3 Gravitational Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3 Nonuniform B Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.1 ∇B⊥B: Grad-B Drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.2 Curved B: Curvature Drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.3 ∇BjjB: Magnetic Mirrors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 [Show Less]