Διάλεξη 9: Στατιστική Φυσική

Σχετικά έγγραφα
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Στατιστική Φυσική Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Διάλεξη 6: Ατομική Δομή Συμμετρία Εναλλαγής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ατομική Δομή ΙΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Σύστημα με μεταβλητό αριθμό σωματιδίων (Μεγαλοκανονική κατανομή) Ιδανικό κβαντικό αέριο

Διάλεξη 1: Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Μοντέρνα Φυσική. Κβαντική Θεωρία. Ατομική Φυσική. Μοριακή Φυσική. Πυρηνική Φυσική. Φασματοσκοπία

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Μοριακή Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Διατομικά μόρια- Περιστροφική ενέργεια δονητικά - περιστροφικά φάσματα

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Κυματική φύση της ύλης: ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Φωτόνια: ενέργεια E = hf = hc/λ (όπου h = σταθερά Planck) Κυματική φύση των σωματιδίων της ύλης:

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

Επέκταση του μοντέλου DRUDE. - Θεωρία SOMMERFELD

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κβαντομηχανική σε τρεις διαστάσεις Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ.

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΦΥΕ22

ETY-202. Εκπομπή και απορρόφηση ακτινοβολίας ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 12. ΎΛΗ & ΦΩΣ. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/12/2012

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ

ETY-202. Ο γενικός φορμαλισμός Dirac ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 05. Ο ΓΕΝΙΚΟΣ ΦΟΡΜΑΛΙΣΜΟΣ DIRAC. Στέλιος Τζωρτζάκης 21/11/2013

Κεφάλαιο 37 Αρχική Κβαντική Θεωρία και Μοντέλα για το Άτομο. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

ΣΥΝΟΠΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΗΣ 09/2014

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

P(n 1, n 2... n k ) = n 1!n 2! n k! pn1 1 pn2 2 pn k. P(N L, N R ) = N! N L!N R! pn L. q N R. n! r!(n r)! pr q n r, n! r 1!r 2! r k!

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 20η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Spin Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Επαναληπτικές ασκήσεις

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ακτίνες Χ - Lasers Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Κβαντομηχανική σε. τρεις διαστάσεις. Εξίσωση Schrödinger σε 3D. Τελεστές 2 )

Διάλεξη 2: Κεντρικά Δυναμικά. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για κεντρικά δυναμικά

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. ΚΑΤΑΜΕΤΡΗΣΗ ΚΑΝΟΝΙΚΩΝ ΤΡΟΠΩΝ - ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ D.O. S Density Of States

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Συστήματα Πολλών Σωματίων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Συστήματα Πολλών Σωματίων Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Διάλεξη 3: Το άτομο του Υδρογόνου. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για το κεντρικό δυναμικό

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ. ΣΚΑΡΛΑΤΟΣ, ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΦΥΣΙΚΗ

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

ΣΩΜΑΤΙ ΙΑΚΗ ΦΥΣΗ ΦΩΤΟΣ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Κύριος κβαντικός αριθμός (n)

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Δομή ενεργειακών ζωνών

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Το άτομο του Υδρογόνου- Υδρογονοειδή άτομα

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

Διάλεξη 5: Ατομική Δομή. Σύζευξη Σπιν-Τροχιάς

Προβλήματα Κεφαλαίου 2

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

John Bardeen, William Schockley, Walter Bratain, Bell Labs τρανζίστορ σημειακής επαφής Γερμανίου, Bell Labs

Διάλεξη 3: Ενέργεια σύνδεσης και πυρηνικά πρότυπα

και χρησιμοποιώντας τον τελεστή A r P αποδείξτε ότι για

Κβαντική µηχανική. Τύχη ή αναγκαιότητα. Ηµερίδα σύγχρονης φυσικής Καραδηµητρίου Μιχάλης

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

3. Το πρότυπο του Bohr εξήγησε το ότι το φάσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπει το αέριο υδρογόνο, είναι γραμμικό.

Ατομική και Μοριακή Φυσική

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

3 ος ΘΕΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΘΕΩΡΙΑ

Διάλεξη 7: Μοριακή Δομή

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις

KATANOMEΣ- ΚΑΤΑΝΟΜΗ MAXWELL ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΜΑΘΗΜΑ - VI ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ Ι (ΚΛΑΣΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ) Α. ΑΣΚΗΣΗ Α3 - Θερµοχωρητικότητα αερίων Προσδιορισµός του Αδιαβατικού συντελεστή γ

Από τα Κουάρκ μέχρι το Σύμπαν Τελική Εξέταση 7/2/2014 A. 2. H βασική εξίσωση της Κοσμολογίας για ένα ομογενές και ισότροπο μέσο χωρίς όρια

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

KΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΕ ΜΙΑ ΔΙΑΣΤΑΣΗ

Από τις σημειώσεις του καθηγητή Stewart McKenzie c.uk/teaching.html. Μοριακά ενεργειακά επίπεδα. τυπικά

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

κλασσική περιγραφή Κλασσική στατιστική

Πληροφορίες για τον Ήλιο:

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

EΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ B ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ-ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ κβαντισμένη h.f h = J s f = c/λ h.c/λ

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

Συμπέρασμα: η Η/Μ ακτινοβολία έχει διπλή φύση, κυματική και σωματιδιακή.

Το σύστημα των μη αλληλεπιδραστικών ροών και η σημασία του στην ερμηνεία των ιδιοτήτων των ιδανικών αερίων.

ΥΛΗ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ

Κεφάλαιο 7. Θερμοκρασία

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Από τι αποτελείται το Φως (1873)

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. υποθέτουμε ότι ένα σωματίδιο είναι μέσα σε ένα μεγάλο (ενεργειακή κβαντοποίηση) αλλά πεπερασμένο κουτί (φρεάτιο δυναμικού):

Ατομική δομή. Το άτομο του υδρογόνου Σφαιρικά συμμετρικές λύσεις ψ = ψ(r) Εξίσωση Schrodinger (σφαιρικές συντεταγμένες) ħ2. Εξίσωση Schrodinger (1D)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Κεντρικά Δυναμικά Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

ΘΕΜΑΤΑ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΙΙ. Θέμα 2. α) Σε ένα μονοδιάστατο πρόβλημα να δείξετε ότι ισχύει

Αρμονικός Ταλαντωτής

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ. Εκπέμπεται από σώματα που έχουν θερμοκρασία Τ > 0 Κ. Χαρακτηρίζεται από το μήκος κύματος η τη συχνότητα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ & ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση

Transcript:

Στατιστική Φυσική: Η μελέτη της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς ενός συστήματος σωματίων σε σχέση με τις ιδιότητες των επί μέρους σωματίων. Αν και δεν μπορεί να προβλέψει με απόλυτη ακρίβεια την θερμοδυναμική συμπεριφορά, εν τούτοις οι προβλέψεις της δίνονται με ακριβή πιθανότητα διότι εφαρμόζονται σε τεράστιο αριθμό σωμάτων ~ 3, με αποτέλεσμα οι διακυμάνσεις να είναι μικρές. Εφαρμόζεται τόσο σε κλασικά συστήματα π.χ. αέρια όσο και κβαντικά π.χ. φωτόνια, ηλεκτρόνια μετάλλων Π.χ. Μπορεί να προσδιορίσει τον πιο πιθανό τρόπο με τον οποίο ένα ορισμένο ποσό συνολικής ενέργειας Ε κατανέμεται στα Ν σωμάτια ενός συστήματος σε θερμική ισορροπία και θερμοκρασία Τ. Π.χ. Μπορεί να προσδιορίσει την πιθανότητα ένα σωμάτιο να έχει συγκεκριμένη ενέργεια κάποια χρονική στιγμή. Π.χ. Δεν μπορεί να μας πληροφορήσει για την εξέλιξη ενός σωματίου από το σύνολο. Αριθμός σωματίων με ενέργεια Ε g g: Ο αριθμός των καταστάσεων με ενέργεια Ε ή το στατιστικό βάρος για την ενέργεια Ε : Ο μέσος αριθμός σωματίων σε κάθε κατάσταση με ενέργεια Ε ή η πιθανότητα κατάληψης των καταστάσεων με ενέργεια Ε ή η συνάρτηση κατανομής Για συνεχής μεταβλητές n g Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Είδη όμοιων σωματίων: Διακριτά. Αρκετά απομακρυσμένα. Μη-επικαλυπτόμενες κυματοσυναρτήσεις. Συνάρτηση κατανομής: Mxwll ltznn π.χ. μόρια αερίων Μη διακριτά, δεν υπακούν την Απαγορευτική αρχή. Επικαλυπτόμενες κυματοσυναρτήσεις. Σπιν μηδέν ή ακέραιο. Μποζόνια. Συνάρτηση κατανομής: s-instin π.χ. φωτόνια. Μη διακριτά, υπακούν την Απαγορευτική αρχή. Επικαλυπτόμενες κυματοσυναρτήσεις. Σπιν ημιακέραιο. Φερμιόνια. Συνάρτηση κατανομής: ri-dirc π.χ. ηλεκτρόνια μετάλλων. Στατιστική Mxwll-ltznn: Κβαντισμένες ενέργειες M A / K A g / K Α: Σταθερά κανονικοποίησης Κ Β = 8,6-5 V/K =,38-3 Jul/K η σταθερά ltznn Παράδειγμα : Να βρεθεί η για τους σχετικούς πληθυσμούς των περιστροφικών καταστάσεων ενός διατομικού μορίου. Είδαμε ότι οι ενεργειακές στάθμες περιγράφονται από την I Επίσης για την προβολή L z της στροφορμής λόγω περιστροφής ισχύει LZ l, l l, l,..., l l g Άρα CM Al xp I l l l l K Οι πληθυσμοί των περιστροφικών καταστάσεων του CO για τους ο C. Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Παράδειγμα : Να βρεθεί το ποσοστό των ατόμων υδρογόνου που βρίσκονται διεγερμένα στην πρώτη διεγερμένη κατάσταση για τις θερμοκρασίες Τ = ο C και Τ = ο C Επειδή ο εκφυλισμός των ενεργειακών καταστάσεων του υδρογόνου είναι n προκύπτει: n : n : g g 8 g g xp K 8. V xp 5 8. V / K K C 93 C : C 93 C : / 4 / 46... 4 6 7 3.7% Εφαρμογή σε ιδανικό αέριο PV=nR Μη-Κβαντισμένες ενέργειες A g / K Υπολογισμός του g Επειδή σε κάθε ορμή p αντιστοιχεί μια ορισμένη ενέργεια, ο αριθμός των καταστάσεων μεταξύ Ε+Ε θα είναι ο ίδιος με αυτόν μεταξύ p+p. Επομένως g g p p Ο αριθμός των καταστάσεων ορμής μεταξύ p+p είναι ανάλογος του όγκου του σφαιρικού κελύφους στο χώρο των ορμών με ακτίνα p και πάχος p+p. Επομένως g g p p p p όπου Β σταθερά Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Είναι p Επομένως και p pp p g g p p p p p 3/ Και A 3/ C / K / K Θεωρώντας Ν τον ολικό αριθμό των σωματίων: N C / K C N K 3/ N K 3/ / K Αριθμός μορίων ιδανικού αερίου με ενέργεια μεταξύ + σε σύνολο Ν μορίων θερμοκρασίας Τ. Συνολική ενέργεια: Μέση ενέργεια:... 3 NK 3 K Για Τ=3 Κ 4V N Κάθε βαθμός ελευθερίας έχει ενέργεια / ΚΤ Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3 Κατανομή μοριακών ταχυτήτων K N n g g K / 3/ 3/... Μέση τετραγωνική ταχύτητα: K n RMS 3 / Μέση ταχύτητα: K n 8 Η πιο πιθανή ταχύτητα: K n P... s C H s C O P P / 6, / 4, Π.χ.

Στατιστική s-instin: / K Η παράμετρος α εξαρτάται από τις ιδιότητες του συστήματος. Π.χ. για φωτόνια είναι α= κι άρα / K Με βάση την κατανομή για τα φωτόνια και τον υπολογισμό των στάσιμων κυμάτων συχνότητας ν ανά μονάδα όγκου εντός κοιλότητας προκύπτει ο τύπος του Plnck για την φασματική πυκνότητα ενέργειας της ακτινοβολίας του μέλανος σώματος βλ. Σύγχρονη Φυσική Ι 8h u v v 3 c / K hv 3 v v Στατιστική ri-dirc: D / K Η παράμετρος ονομάζεται ενέργεια ri Και η σημασία της είναι η εξής: Η υψηλότερη κατειλημμένη στάθμη σε θερμοκρασία απόλυτου μηδενός. Έστω σύστημα φερμιονίων σε θερμοκρασία Τ=. D D / K / K Επομένως στο απόλυτο μηδέν όλες ο ενεργειακές καταστάσεις μέχρι την ενέργεια ri είναι κατειλημμένες, ενώ δεν υπάρχει καμία κατειλημμένη κατάσταση πάνω από την ενέργεια ri. Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Παράδειγμα: Το μοντέλο των ελευθέρων ηλεκτρονίων στα μέταλλα. Επειδή στα μέταλλα τα εξωτερικά ηλεκτρόνια έχουν ασθενής δεσμούς μπορούν να θεωρηθούν ως αέριο φερμιονίων παγιδευμένο στο χώρο του μετάλλου. Αποδεικνύεται πως η ενέργεια ri περιγράφεται από τη σχέση και είναι της τάξης των μερικών V. Αυτό σημαίνει πως τα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας του μετάλλου θα έχουν κινητικές ενέργειες μερικών V που αντιστοιχούν σε ταχύτητες 5 6 /s σε συνθήκες απολύτου μηδενός! σε αντίθεση με τα αέρια όπου η κίνησή τους σταματά. Στο διπλανό σχήμα φαίνεται πως αλλάζει η κατανομή ri-dirc καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Σύγκριση των τριών κατανομών για Τ=5Κ. Για Ε>>ΚΤ τότε και η και η D τείνουν στην M. Για Ε<<ΚΤ Η D τείνει στο. Υφίσταται κορεσμό εξαιτίας της απαγορευτικής αρχής του Puli Η ΜΒ αυξάνεται αλλά παραμένει πεπερασμένη H τείνει στο άπειρο τα μποζόνια δεν υπακούν την απαγορευτική αρχή του Puli. Αυτό συνεπάγεται πως σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες είναι δυνατό όλα τα μποζόνια να μεταβούν στη βασική ενεργειακή στάθμη. Το φαινόμενο ονομάζεται συμπύκνωση s- instin και αποτελεί ιδιαίτερη κατάσταση της ύλης π.χ. παρουσιάζει μηδενικό ιξώδες! Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Παράδειγμα: Έστω σύστημα δυο σωματίων σε καταστάσεις α και b. Η κυματοσυνάρτησή τους περιγράφεται ανάλογα Διακριτά: b, b Μη διακριτά: Μποζόνια Φερμιόνια b b b b Η πιθανότητα να βρίσκονται και τα δυο σωμάτια στην ίδια κατάσταση α είναι: Διακριτά:, * * Μη διακριτά: Μποζόνια * * Φερμνιόνια, Συμπέρασμα: Σε σύστημα μποζονίων η πιθανότητα δυο σωμάτια να καταλάβουν την ίδια κατάσταση είναι αυξημένη διπλάσια σε σχέση με το σύστημα κλασικών διακριτών σωματίων. Με άλλα λόγια η παρουσία ενός μποζονίου σε μια κατάσταση αυξάνει την πιθανότητα να βρεθούν κι άλλα σωματίδια στην κατάσταση αυτή Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3

Μ. Μπενής. Διαλέξεις Μαθήματος Σύγχρονης Φυσικής ΙΙ. Ιωάννινα 3 Διάλεξη 9: Στατιστική Φυσική