この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。（このテンプレートの使い方）
出典検索?: "プラズマ振動"
プラズマ振動（プラズマしんどう、英: plasma oscillation）は、プラズマ中に生ずる電荷密度の波動である。ラングミュア波 (Langmuir wave)、プラズマ波 (plasma wave) とも呼ばれる。1928年にアーヴィング・ラングミュアによって発見され[1]、その機構が解明された。 プラズマは正の荷電をもつイオンと負の荷電をもつ電子との混合物であり、全体として電気的中性が保たれている。そこである場所の電子集団が局所的に動くとそこで電気的中性が破れて電荷密度を生じ、電子を引き戻す方向に電場を生ずる。イオンは電子より質量がはるかに大きいので、電場によって加速されるのは電子だけである。こうしてその電場により電子群が動いて、電気的中性を取り戻す。しかし、電子には慣性があるので、中性を取り戻した時点では止まらず、逆の方向に行き過ぎる。そこでまた中性が破れて電場が生じ、また電子群が引き戻される。このように電子群の往復運動、すなわち振動が起こる。これは巨視的には電荷密度の波動となる。これがプラズマ振動である。 プラズマ振動の振動数は、温度が 0、すなわち熱運動が無視できる冷たい電子集団の場合は ω p e = n e e 2 m e ε 0 {\displaystyle \omega _{\mathrm {pe} }={\sqrt {\frac {n_{\mathrm {e} }e^{2}}{m_{\mathrm {e} }\varepsilon _{0}}}}} となり、これを（電子の）プラズマ振動数（英: (electron) plasma frequency）という。ただし、ne は電子の密度、e は電子の電荷、me は電子の質量で、ε0 は 真空の誘電率であり、ne 以外は全て物理定数なので、その値を代入して ne を 1 cm3 あたりの電子数とすると ν p e = ω p e 2 π = 8.98 × 10 3 n e Hz {\displaystyle \nu _{\mathrm {pe} }={\frac {\omega _{\mathrm {pe} }}{2\pi }}=8.98\times 10^{3}{\sqrt {n_{\mathrm {e} }}}\,{\mbox{Hz}}} となる[1]。プラズマ振動数はプラズマに固有の振動数であり、空間スケールを定めるデバイ長と並んで現象の時間スケールを定めるもっとも基本的なパラメータの一つである。 一般の電子集団のプラズマ振動は電子の速度分布関数 f(r, v, t) と電場 E(r, t) とを定める次の連立方程式により支配される。これが1945年にブラソフ (Anatoly Vlasov { ∂ f ∂ t + v ⋅ ∂ f ∂ r − e m E ⋅ ∂ f ∂ v = 0 ε 0 ∇ ⋅ E = − e { ∫ f ( r , v , t ) d v − n 0 } {\displaystyle {\begin{cases}{\frac {\partial f}{\partial t}}+\mathbf {v} \cdot {\frac {\partial f}{\partial \mathbf {r} }}-{\frac {e}{m}}\mathbf {E} \cdot {\frac {\partial f}{\partial \mathbf {v} }}=0\\\varepsilon _{0}\nabla \cdot \mathbf {E} =-e\left\{\int f\left(\mathbf {r} ,\mathbf {v} ,t\right)d\mathbf {v} -n_{0}\right\}\end{cases}}}
概要
分散式