统计物理第六章.ppt

感谢大家观看第63页,共63页，星期六，2024年，5月4.玻耳兹曼系统、玻色系统、费米系统玻耳兹曼系统:由可分辨的全同近独立粒子组成；特点：处在一个个体量子态上的粒子数不受限制。玻色系统:由不可分辨的全同近独立的玻色粒子组成；特点：不受泡利不相容原理的约束，即处在同一个个体量子态上的粒子数不受限制。费米系统:由不可分辨的全同近独立的费米粒子组成；特点：受泡利不相容原理的约束，即处在同一个个体量子态上的粒子数最多只能为1个粒子。设系统由两个粒子组成，粒子的个体量子态有3个，如果这两个粒子分属玻耳兹曼系统、玻色系统、费米系统时，试分别讨论系统各有那些可能的微观状态？第31页,共63页，星期六，2024年，5月量子态1量子态2量子态31AB2AB3AB4AB5BA6AB7BA8AB9BA对于玻尔兹曼系统（定域系统）可有9种不同的微观状态：第32页,共63页，星期六，2024年，5月量子态1量子态2量子态31AA2AA3AA4AA5AA6AA对于玻色系统，可以有6种不同的微观状态：第33页,共63页，星期六，2024年，5月量子态1量子态2量子态31AA2AA3AA对于费米系统，可以有3个不同的微观状态：第34页,共63页，星期六，2024年，5月粒子类别量子态1量子态2量子态3玻耳兹曼系统ABABABABBAABBAABBA玻色系统AAAAAAAAAAAA费米系统AAAAAA分属玻耳兹曼系统、玻色系统和费米系统的两个粒子占据三个量子态给出的微观状态数第35页,共63页，星期六，2024年，5月经典统计力学在经典力学基础上建立的统计物理学称为经典统计力学。量子统计力学在量子力学基础上建立的统计物理学称为量子统计力学。两者在统计上的原理上相同，区别在于对微观粒子的描述。力学（经典力学或量子力学）+统计学原理=统计力学（统计物理学）第36页,共63页，星期六，2024年，5月§6-4等概率原理系统的宏观状态：指热力学中讨论的系统的状态，即热力学宏观态，由一组参量表示，如总粒子数N、总能量E、体积V。为了研究系统的宏观性质，没必要也不可能追究微观状态的复杂变化，只要知道各个微观状态出现的概率，就可以用统计方法求微观量的统计平均值。因此，确定各微观状态出现的概率是统计物理的根本问题。例1：孤立系统的总粒子数N（不是开系）、总能量E（外界不做功也不传热）、体积V（外界不做功）不变。系统的微观状态：参考§6-3所讲述的内容。在经典力学中，系统由2Nr个广义坐标和广义动量描述。在量子力学中，确定系统每一个粒子的量子态（定域系统）或者，确定每一个量子态上有多少个粒子（非定域系统）例2：和大热源接触达到平衡的系统的总粒子数N（是闭系）、温度T（和大热源接触）、体积V（外界不做功）不变。为什么需要这个原理？第37页,共63页，星期六，2024年，5月：。对于处于平衡状态下的孤立系统，系统的宏观状态由N、E、V确定，但系统的微观状态数是大量的，并且发生着复杂的变化，在相同的宏观条件下，没有理由认为哪一个状态出现的概率更大一些，很自然认为，这些微观状态应当是平权的。也就是说，对于孤立系统，在相同的宏观条件下，系统的各个可能的微观状态出现的概率是相等的。等概率原理：等概率原理是统计物理学中的一个合理的基本假设，该原理不能从更基本的原理推出，也不能直接从实验上验证，它的正确性在于从它推出的各种结论与客观实际相符而得到肯定。正确性？第38页,共63页，星期六，2024年，5月§6-5分布与微观状态数一.分布设有一个系统，由大量的近独立粒子构成，具有确定的N、E、V，对于确定的宏观状态下，如果系统的粒子按能级作如下排列：能级：简并度：粒子数：第39页,共63页，星期六，2024年，5月给定了一个分布，只能确定处在每一个能级上的粒子数，它与系统的微观状态是两个性质不