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费米气体是什么

物理科普网 2021-07-13 257

导语:费米气体是为更好描述费米子系统性质而利用的理想气体模型,是一种量子力学的模型,也被称为自由电子气体,指的是一群互相没有作用的费米子,量子气体的研究最初可以追溯到20世纪20年代,在1926年有位学者认为热辐射是一种特别的光子气体,并且由此展开了研究。

费米气体是什么

费米气体是什么


听着费米气体这个名字可能很多人想到了费米子,这里的费米气体实际上就是利用理想气体模型只为了更好描述费米子系统性质,这是一种量子力学的模型。在物理学上,费米气体也被称之为自由电子气体,主要指的是一群互相没有作用的费米子。
 

费米气体是什么
 

在周期性系统中,比如说在金属原子点阵中运动的电子,也可以使用准动量的概念来更好的表述量子态,不管是哪种模型,只要具有费米能的量子位于一个比较确定的曲面上面,这个面就是费米面。费米气体的费米面是一个球面的状态,而费米面的体积也决定了系统中所有的电子数。

量子气体的研究
 

费米气体是什么


有关量子气体之类的研究实际上可以追溯到20世纪20年代,当时在1926年有位学者认为热辐射是一种比较特别的光子气体,并且由此展开了研究。后来他们认为理想气体在温度很低的时候会冻结在尽可能低的系统能级上。

 

研究人员将得到的结论和方法进行延伸,认为理想气体的温度很低的时候会冻在尽可能低的系统能级上,后来又认为只有原子的热波长比原子间的平均距离更长的时候才会凝聚。

 

从五十年代以来,由基本粒子的研究发展起来的量子力学也在逐渐成熟,其中量子场论被更多人认可,也真正进入了量子统计领域,这位更好的研究量子体系提供了条件。

结语:现在量子力学已经算是比较成熟了,很多之前不能理解的事情有了更好的解释,当然并不是十全十美的还是有些欠缺。


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