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遮蔽

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遮蔽

遮蔽の説明

日本語 発音 (東京) しゃへー [shàhéé] (平板型 – [0]) IPA(?): [ɕa̠he̞ː] 名詞 遮蔽 (しゃへい) 何かで覆って遮ること。 複合語 遮蔽物 動詞 活用 中国語 異表記・別形 蔽遮 動詞 遮 蔽 (zhēbì) 覆って遮る。

物理学において、遮蔽（しゃへい、英: screening）とは、可動電荷担体の存在による電場の減衰をいう。この効果は電離気体（古典的プラズマ）、電解質、導電体（半導体、金属）などの電気流体の重要な性質の一つである。ある比誘電率 εR の流体中では、荷電構成粒子対は以下の式に従うクーロン力により相互作用を及ぼす。 F = q 1 q 2 4 π ε 0 ε R | r | 2 r ^ {\displaystyle {\boldsymbol {F}}={\frac {q_{1}q_{2}}{4\pi \varepsilon _{0}\varepsilon _{R}\left|{\boldsymbol {r}}\right|^{2}}}{\hat {\boldsymbol {r}}}} この相互作用のために、流体の理論的とりあつかいは困難となる。例えば、量子力学を素朴に用いて基底状態のエネルギー密度を計算すると無限大に発散するなどの理屈にあわない結果が得られてしまう。クーロン力は 1/r2 で減少しても、それぞれ距離 r だけ離れている粒子の平均個数は r² に比例するため、流体がきわめて等方的になるという事実が困難の源である。結果として、各点における電荷変動が大きな距離を隔てても無視できない影響を及ぼす。 実際には、この長距離相互作用は電場への応答として流体が流れるために抑制される。この流れは粒子間の「有効」相互作用を低減し、近距離に「遮蔽」されたクーロン相互作用となる。この最も単純な例としてくりこみ相互作用が挙げられる。 たとえば、一様な正の背景電荷上を運動する電子からなる流体（1成分プラズマ）を考える。各電子は負の電荷を持つ。クーロン相互作用によれば、負電荷同士は互いに斥力を及ぼしあう。したがって、この電子は別の電子と排斥しあい、自身の周りに電子の少ない小さな領域を作り出す。この領域を正に帯電した「遮蔽正孔」として扱う。遠くから見れば、遮蔽正孔は電子による電場を中和する正電荷による影響を及ぼす。短い距離、遮蔽正孔の内部でのみ、電子の電場は検出可能となる。プラズマの場合、この効果は N-体問題計算を行うことにより明らかにすることができる。 背景電荷が陽イオンからなる場合は、電子との引力相互作用により遮蔽効果は強化される。原子物理学においては、一つ以上の電子殻を持つ原子について遮蔽効果と呼ばれる効果がみられる。プラズマ物理学においては、デバイ遮蔽と呼ばれることもある。この効果はプラズマに隣接する材料のまわりの鞘（デバイ鞘）を通じて巨視的に観測できる。

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