Перейдем к выводу закона распределения для идеального бозе-газа

Форма-трафарет Садовая дорожка Заработок для студента Заказать диплом Cкачать контрольную Курсовые работы Репетиторы онлайн по любым предметам Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ Магазин студенческих работ Диссертации на заказ Заказать курсовую работу или скачать? Эссе на заказ Банк рефератов и курсовых Элементы квантовой механики Кинематика примеры задач Молекулярные спектры Электрические цепи постоянного и переменного тока Расчеты цепей постоянного и переменного тока Электрические цепи переменного тока Ядерные фотоэмульсии (1927; российский физик Л. В. Мысовский (1888—1939)) — это простейший трековый детектор заряженных частиц. Прохождение заряженной частицы в эмульсии вызывает ионизацию, приводящую к образованию центров скрытого изображения. После проявления следы заряженных частиц обнаруживаются в виде цепочки зерен металлического серебра. Taк как эмульсия — среда более плотная, чем газ или жидкость, используемые в вильсоновской и пузырьковой камерах, то при прочих равных условиях длина трека в эмульсии более короткая. Распределение Бозе — ЭйнштейнаПерейдем к выводу закона распределения для идеального бозе-газа, т. е. системы практически не взаимодействующих бозонов. Вначале решим вспомогательную задачу. Возьмем N неразличимых частиц, помещенных в некоторый длинный ящик (пенал). Разделим этот ящик с помощью Z — 1 перегородок на Z ячеек (рис. 14.1) и найдем число способов, которыми частицы могут быть размещены по ячейкам, независимо от числа частиц в каждой ячейке. Рис. 14.1.Произведем все возможные перестановки N + Z элементов системы, состоящей из частиц и ячеек. В данном случае переставляются не только частицы с частицами или ячейки с ячейками, но и ча­стицы с ячейками. Число таких перестановок равно (N + Z)!. Однако вследствие неразличимости частиц их перестановки не приводят к новому распределению. Таких перестановок N!. Перестановки ячеек также ничего не изменяют. Таких перестановок Z!. Следовательно, число способов, которыми N неразличимых частиц могут быть распределены по Z ячейкам, равно (14.13) Таким же будет число способов, которыми N бозонов могут быть распределены по Z состояниям. Разделим, как и при выводе распределения Ферми-Дирака, фазовое пространство на тонкие энергетические слои, в каждом из которых содержится Ni частиц и Zi состояний. Тогда согласно (14.13) статвес подсистемы из Ni частиц бозе-газа будет определяться выражениемСтатвес всей системы равен произведению статвесов подсистемТогда энтропия бозе-газа будет определяться выражениемилиS = k ∑ [ln (Ni + Zi)! – ln Ni! – ln Zi!].Используя формулу Стирлинга, получаемS = k ∑ [(Ni + Zi)ln (Ni + Zi) –(Ni + Zi) — Ni ln Ni + Ni – Zi ln Zi + Zi].Для нахождения максимума этого выражения применяем метод неопределенных множителей Лагранжа. Для этого по аналогии с (14.7) образуем функциюF=S + αN – βE=k ∑ [(Ni + Zi)ln (Ni + Zi) –(Ni + Zi) — Ni ln Ni + Ni – Zi ln Zi + Zi] + α∑Ni – β∑εiNi.Здесь, как и в (14.7) α и β множители Лагранжа. Приравняем частные производные функции F по переменным Ni нулю:Отсюда следует, чтоВ полученном выражении, как и в случае фермионов, β =1/Т, α = μ/Т. Разрешив получившееся в результате равенство относительно , получим для среднего числа бозонов в состоянии с энергией εi формулу (14.14) которую называют распределением Бозе-Эйн­штейна. Эта формула отличается от (14.12) только знаком перед единицей в знаменателе.Химический потенциал μ бозе-газа не может быть положительным, потому что при μ > 0 некоторые из чисел заполнения оказались бы отрицательными, что невозможно.При малых (по сравнению с единицей) числах заполнения экспонента в знаменателе формул (14.12) и (14.14) много больше единицы. Поэтому единицей в знаменателе можно пренебречь, в результате чего оба распределения приобретают вид (14.15) где А = ехр(μ/kТ). Таким образом, при малых числах заполнения распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна переходят в распределение Больцмана.При выводе распределений (14.12) и (14.14) мы предполагали полное число частиц N наперед заданным и неизменным. В случае, если число частиц непостоянно, условие ∑Ni=N не имеет места. Поэтому в формуле аналогичной (14.7), отсутствует слагаемое α∑Ni. Это означает, что α = 0, соответственно и μ = 0. Таким образом, химический потенциал бозе-газа с переменным числом частиц равен нулю, вследствие чего распределение (14.14) имеет вид (14.16) Идеи и выводы квантовой статистики необходимы ниже для понимания свойств твердых тел.Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Галилея и Лоренца. Относительность пространственных и временных промежутков. Взаимосвязь массы и энергии.Электрическое поле и его характеристики. Принцип суперпозиции в линейной электродинамике. Типы диэлектриков. Свободные и связанные заряды. Электризация тел. Антистатическая обработка материалов.Поток вектора напряженности и вектора индукции электрического поля. Теорема Остроградского — Гаусса. Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики и их применение.Электростатические поля в технологии строительных материалов /изготовление линолеума, ворсистых покрытий/. Электростатические свойства текстильных материалов и обуви.Потенциальный характер электрического поля. Связь между вектором напряженности электрического поля и потенциалом. Проводники в электрическом поле. Электрическое поле внутри проводника и у его поверхности. Защита от электростатических полей. Конденсаторы. Соединение конденсаторов. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии. Постоянный электрический ток. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Закон Ома в дифференциальной форме.Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение. Работа и мощность тока. Электронагревательные приборы.Кондуктометрия на примере измерения влажности воздуха, кожевенных и текстильных материалов.Термоэлектричество и его использование в современной технике и технологии.Характеристики магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного и кругового тока.Магнитный момент витка с током. Контур с током в магнитном поле. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Принципы работы электродвигателей. Электродвигатели в бытовых приборах.Закон электромагнитной индукции. Принципы работы генераторов электрического тока. Явления самоиндукции и взаимной индукции. ИндуктивностьПузырьковая камера (1952; американский физик Д. Глезер (р. 1926)). В пузырьковой камере рабочим веществом является перегретая (находящаяся под давлением) прозрачная жидкость (жидкие водород, пропан, ксенон). Запускается камера, так же как и камера Вильсона, резким сбросом давления, переводящим жидкость в неустойчивое перегретое состояние. Пролетающая в это время через камеру заряженная частица вызывает резкое вскипание жидкости, и траектория частицы оказывается обозначенной цепочкой пузырьков пара — образуется трек, который, как и в камере Вильсона, фотографируется. Пузырьковая камера работает циклами. Размеры пузырьковых камер примерно такие же, как камеры Вильсона (от десятков сантиметров до 2 м), но их эффективный объем на 2—3 порядка больше, так как жидкости гораздо плотнее газов. Это позволяет использовать пузырьковые камеры для исследования длинных цепей рождений и распадов частиц высоких энергий Выпрямители переменного тока

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *