第一章 电磁波在等离子体中传播的基本理论 1
§1．概论．各种情形下的等离子体参数 1
波在等离子体中传播的各种情形 1
等离子体参数 2
等离子体的特性 4
§2．基本方程．采用的近似的性质 5
场方程．线性电动力学中的本构方程 5
频率色散和空间色散，以及它们在等离子体中的重要性 9
忽略空间色散时的场方程(“冷”等离子体) 13
一维问题．平面波 16
等离子体振荡 18
各种类型的波的传播 19
第二章 波在各向同性均匀等离子体中的传播 22
§3．“冷”等离子体的复介电常数：初等理论 22
ε和υ表达式的初等推导 22
有效场 26
所得公式的适用范围 30
等离子体的磁导率．空间色散的考虑 32
§4．玻耳兹曼方程方法 34
分布函数和玻耳兹曼方程 34
强电场内的等离子体 36
分布函数的形式和弱场内分布函数的方程 38
输运截面．德拜屏蔽 42
动力论公式的应用范围 48
§5．等离子体中的微观过程 50
等离子体中的微观过程．各类粒子的守恒方程 50
等离子体中非平衡电子的慢化时间 56
分布函数对平衡形式的偏离．对电离层的估计 61
§6．等离子体的介电常数和电导率：动力论 64
一般关系 64
电子-分子碰撞 66
电子-离子碰撞 68
电子间碰撞所起的作用 70
电离层内的碰撞频率 72
低频情形 75
任意频率的一般情形 77
离子-离子碰撞和离子-分子碰撞 81
色散关系 84
§7．电磁(横)波在均匀等离子体中的传播 84
折射指数和吸收指数 84
不存在吸收时波的阻尼 88
极限情形下n和x的表达式 88
实频率和复频率 90
§8．空间色散的考虑．等离子体波和声波 91
等离子体(纵)波．空间色散的宏观考虑 91
动力论 98
等离子体中的契仑柯夫辐射．等离子体波的吸收 104
等离子体波的吸收和拟线性理论 112
离子的作用．声波 122
准流体力学方法 125
双温度等离子体内的纵波 126
§9．基本公式的总结 130
横波 131
等离子体内的纵波 136
第三章 波在均匀带磁等离子体中的传播 140
§10．复介电常数张量 140
恒定磁场对等离子体性质的影响 140
复介电常数张量：初等理论 142
张量ε?的性质 144
其它坐标系中的张量ε? 146
动力论 149
离子运动的影响 153
§11．高频波在带磁等离子体中的传播 158
折射指数n?和吸收指数x1，2的表达式 158
一些特殊情形 162
与磁场成任意夹角α时波的传播 168
啸声的传播和金属中‘螺旋波’的传播 172
波的偏振 173
正常波．小α角情形 176
吸收的考虑 181
堆纵向传播和准横向传播 184
两个相干正常波的传播．偏振平面的旋转(法拉第效应) 186
临界碰撞频率和色散关系的本性重根 189
n1、2(v)和x1、2(v)曲线图 192
离子对高频波传播的影响 195
带磁等离子体对电磁波的吸收和发射 198
§12．存在磁场时的空间色散和等离子体波：热运动的考虑 202
向各向同性等离子体的极限过渡 202
各向异性介质中空间色散的考虑 204
准流体力学近似 206
带磁等离子体中的等离子体波 210
动力论 211
无碰撞吸收的本质 212
用基尔霍夫定律和爱因斯坦系数法计算吸收系数 218
对于纵向传播(α=0)动力论的结果 223
任意角α时的共振吸收 230
契仑柯夫吸收区(共振频率ω∞附近) 240
低频寻常波 250
小结 251
§13．关于等离子体动力学的一些论述 252
磁流体力学近似 252
准流体力学近似 255
纯电子-离子等离子体和弱电离气体的运动 259
磁场内弱电离气体的定常运动．地球电离层 263
§14．低频波和磁流体波的传播 266
引言 266
磁流体波 267
低频波：准流体力学近似．纵向传播 275
磁流体力学公式的适用范围 279
接近1/2π的α角．‘混合’共振 280
离子磁迴旋共振区 283
分子的作用 285
热运动．动力论的一些结果：速度变化，不存在碰撞时的阻尼 287
§15．基本公式的总结 293
第四章 波在各向同性不均匀等离子体中的传播 301
§16．引言．几何光学近似 301
波动方程．平面分层介质 301
对平行平面分层介质的精确解 302
近似解 303
几何光学近似 304
同一问题的更严格的处理 308
几何光学近似不适用的情形．全内反射 311
无线电波从电离层上的反射 315
完全无反射层 316
弱反射．一般层情形下|R|的内插公式 317
从导数dn/dz的间断面上的反射 320
§17．波动方程的精确解(线性层，抛物线层或ε′=a/(b+z)2的层) 323
引言 323
无吸收的线性层 324
有吸收的线性层 327
无吸收抛物线层 331
ε=a/(b+z)2的层 334
§18．任意厚度的‘对称’层和‘过渡’层中波的反射和透射 337
四参数平滑层 337
“对称”层 337
“过渡”层．向明显分界面的极限过渡 340
§19．波的斜入射 341
一般关系．电矢量垂直于入射平面的波 341
几何光学近似 344
射线处理 346
电矢量位于入射平面内的波 347
波磁场的方程 351
现象的物理描述 352
§20．各向同性不均匀等离子体内传播的电磁波场的一个特性．电磁波和等离子体波的相互作用 352
波动方程的解 354
空间色散和各种非线性效应的考虑 362
等离子体波形成的考虑．不同正常波之间的相互作用 367
等离子体中纵波和横波的相互转化和相互作用 374
§21．脉冲信号的传播 378
脉冲场的富里叶表示 378
准单色脉冲的传播(不考虑脉冲的扩展) 380
波的相速度和群速度 382
脉冲的扩展 384
所用近似的适用范围和某些更精确的结果 392
§22．色散介质中的能量密度．存在吸收时等离子体中的信号速度 396
引言 396
无吸收色散介质中的能量密度 397
吸收介质的情形 401
有吸收的等离子体(模型)中的能量密度 405
振子集体中的能量密度 406
等离子体波中的能量密度 407
有吸收的介质中的信号速度．对等离子体的应用 408
第五章 波在不均匀带磁等离子体中的传播 412
§23．引言．几何光学近似 412
波动方程 412
几何光学近似 413
几何光学近似的适用范围 417
层的近边界区域和此区域内正常波的相互作用 420
§24．脉冲的传播 424
各向异性介质中的群速度矢量 424
带磁等离子体的情形 430
群速度矢量，射线方向和能通量矢量 435
脉冲在不均匀介质中的传播 440
脉冲在吸收介质中的传播 442
§25．波从不均匀层上的反射 446
波从层上的反射．α=0和α=π/2 446
对任意角α的近似解 449
§26．从不均匀带磁等离子体层内透出的波的极限偏振 457
引言．一些估计 457
近似解 460
计算结果 466
§27．当折射指数存在奇点时，波场的性状、反射系数和透射系数 468
引言．折射指数的奇点(极点) 468
对ε′eff=g/(z+is)2层的严格解 471
对ε′eff=g2/(z+is)层的严格解．物理解释 472
ε′eff=g1~2+g2~2/(z+is)的层 475
带磁等离子体中函数(n-ix)~2_(1.2)的极点 477
共振机制．带磁等离子体中场的增强效应 482
地球电离层 485
空间色散和非线性效应的考虑 486
§28．反射信号的“三重分裂”效应(小α角时正常波的相互作用) 486
磁场和波矢量夹角α很小的区域．现象的描述 486
用微扰法求解(α角很小的情形) 490
变分法：另一个极限情形 498
相位积分法 508
μ=ω2H/ω2＜1时的一般结果 510
δ0的公式．碰撞的考虑 513
μ=ω2H/ω2＞1时的结果 520
§29．波的斜入射．互易定理 523
引言 523
几何光学近似 525
几何光学一级近似下的场 528
函数q1，2(v)的曲线图 531
波法线轨道和射线轨道 535
一些特殊情形 539
斜入射时波的穿透和信号的“三重分裂”效应 543
μ=ω2H/ω2＞1时波的穿透 546
互易定理的证明 548
推广到带磁介质的情形 550
具有不对称张量μ′?的介质和空间色散介质 551
无线电波在电离层中的传播 554
第六章 无线电波从电离层上的反射 554
§30．引言．任意平滑层上的反射 554
电离层参数 555
波从任意层上的反射 558
有效反射高度za?频-高恃性 564
抛物层 568
层的时间变化的考虑．多普勒效应 571
§31．吸收的考虑 574
吸收对波的反射的影响 574
弱吸收情形下的反射系数，通过测量吸收确定Veff 577
§32．反射点附近场的结构 580
场的结构 580
几何光学近似 583
吸收的考虑 585
§33．近于临界频率的波在层中的反射和穿透 586
抛物线层 586
任意层 588
吸收的计及 592
抛物线层的有效高度(精确解) 594
信号幅度的建立时间 597
§34．斜入射波的反射 599
反射点．临界频率 599
射线处理 600
确定斜入射和垂直入射的群程之间关系的定理 605
球面层的反射 608
从电离层反射的信号的场强 609
§35．计及磁场影响时波的反射 614
磁场的影响．临界频率 614
波的相位和反射系数．射线路程 616
准纵向传播和准横向传播 622
斜入射 624
对地磁场不均匀性的考虑 625
引言 627
§36．射电波在太阳大气中的传播 627
第七章 射电波在宇宙条件下的传播 627
日冕 628
射电波在日冕中的传播 630
射电波的发射．折射的考虑 638
转移方程．射电辐射的有效温度 640
磁场的影响 644
等离子体波转化为射电波 649
无碰撞吸收 650
带磁等离子体中的基尔霍夫定律 651
§37．射电波在星际介质中的传播 654
射电波在星际气体中的吸收(概述) 654
极稀薄等离子体中吸收系数的计算 657
星际介质中射电波偏振平面的旋转 663
第八章 变化电磁场作用下等离子体中的非线性现象 666
§38．引言．强电场中的等离子体 666
有碰撞等离子体和无碰撞等离子体中的非线性效应 666
等离子体中弱场的条件．一些实例 668
强场情形下问题的提法 670
初等理论 671
初等理论结果的精确性 680
动力论 681
强电离等离子体 686
弱电离等离子体 689
不均匀电场中等离子体加热引起的电子密度的变化 691
§39．无线电波在电离层中传播时的非线性效应 693
引言 693
基本关系 695
自作用效应 697
波的非线性相互作用．交扰调制 703
未调制波的非线性相互作用。组合频率 709
无线电波对电离层的影响 712
电子密度变化引起的非线性效应 713
参考文献 717