2. Волны в плазме без магнитного поля

Если магнитное поле отсутствует, то уравнение (4) сводится к виду:

,

соответственно из уравнения (1) получим:

,

где .

Произвольную волну в плазме без магнитного поля можно разложить на две составляющие: продольную () и поперечную (). Для продольной волны , тогда из полученного соотношения следует: . Это электростатические плазменные колебания, которые в случае холодной плазмы возможны только на фиксированной плазменной частоте.

Для поперечных волн , тогда .

Полученное выражение – дисперсионное уравнение для распространения электромагнитных волн в плазме без магнитного поля. Распространение волн возможно при . Для волновое число становится мнимым, то есть волна отражается от границы плазмы. Фазовая скорость:

.

В области, где фазовая скорость вещественна (), она всегда больше скорости света и при приближении к плазменной частоте стремится к бесконечности. Групповая скорость:

,

то есть .

Групповая скорость всегда меньше скорости света. При частотах как фазовая, так и групповая скорости стремятся к скорости света: волна распространяется, как в пустоте. При стремлении частоты волны к плазменной частоте фазовая скорость стремится к бесконечности, а групповая – к нулю.