几天前,中国"人造太阳"EAST成功实现1056秒长脉冲高参数等离子体运行, 等离子体中心温度达到1亿多度,厉害了我的国。 那么问题来了 你知道这么高的温度是怎么测出来的吗? 初中物理学过:物质是由许多微粒组成的,这些微粒无时无刻不在做着无规则的运动。 温度越高,其运动速度也越快 温度越低,运动速度越慢 也就是说温度是构成物体的微粒的"平均动能"的量度。 当微粒停止运动的时候,此时的温度就为"绝对零度"。 测量温度一般有两种方式: 测量这个量本身,或者测量温度所引起的其他效果间接测量温度。 一般我们都是测量温度引起的其他效果, 例如我们最常用的水银温度计,就是利用温度变化引起的 热胀冷缩效应; 测温枪利用的是不同温度的物体会 发出不同的红外线 的原理。 可是人造太阳中等离子体的温度高达1亿多度,显然不能用温度计或测温枪去测。 要想测量这么高的温度,得从温度本质出发,测量微粒运动的速度。 人造太阳中的微粒是等离子体(电子和离子),测量等离子体有两种方法。 1)利用洛伦兹力 当电子在磁场中运动时,会受到"洛伦兹力"的作用而运动。(没错,就是你用右手螺旋定则判断的那个洛伦兹力) 而电子在做运动时其本身会发射电磁波,电磁波的频率和运动速度有关,所以只要测的电磁波的频率,就可以得出电子运动的速度,从而测量出其温度。 2)利用多普勒效应 如果向等离子体中发出一束激光,那么激光就会与其中的电子发生相互作用,发生散射。 由于散射出来的激光受到了电子本身运动的影响,频率会产生变化。 通过测量这一频率的变化,就可以算出电子的运动速度,从而得到等离子体的温度。