Plasmaphysik

Plasmaphysik gibt eine systematische Einführung in die Methoden zur theoretischen Beschreibung physikalischer Prozesse in ionisierten Gasen. Ausgehend vom mikroskopischen Teilchenbild werden die Gleichungen sowohl für eine mikroskopische als auch für eine makroskopische Beschreibung eines Plasmas abgeleitet. Soweit es ohne größeren mathematischen Aufwand möglich ist, werden relativistische Effekte berücksichtigt. Besonders diskutiert wird die Frage, welche Näherung welcher Fragestellung angemessen ist.
Als Beispiele werden Fragestellungen aus der Astrophysik, der Magnetosphärenphysik, sowie Laborexperimente diskutiert. Insbesondere werden Gleichgewichtskonfigurationen, Instabilitäten und Wellen in den verschiedenen Näherungen behandelt.

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.