Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Киттель Ч. -> "Статистическая термодинамика" -> 6

Статистическая термодинамика - Киттель Ч.

Киттель Ч. Статистическая термодинамика — Москва, 1977. — 336 c.
Скачать (прямая ссылка): statisticheskayatermodinamika1977.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 121 >> Следующая

системы частиц.
Если мы можем сосчитать допустимые квантовые состояния системы, то мы
можем найти ее энтропию, так как последняя есть логарифм числа допустимых
состояний. Энтропия же является самой важной величиной в статистической
термодинамике: с помощью энтропии мы находим температуру, давление,
химический потенциал, магнитный момент и другие термодинамические
функции.
Понятие о стационарном квантовом состоянии было введено Нильсом Бором [4]
в 1913 г. в его знаменитой статье "О строении атомов и молекул".
Стационарное квантовое состояние физической системы с заданной энергией
обладает тем свойством, что вероятность обнаружить частицу в любом
элементе объема не зависит от времени. Это состояние можно определить как
состояние системы, при котором все наблюдаемые физические свойства не
зависят явно от времени. Стационарные квантовые состояния рассматриваемых
нами систем обычно можно пересчитать, хотя число их может быть бесконечно
большим.
Система может состоять как из одной частицы, так и из многих частиц.
Обычно нам приходится иметь дело с состояниями системы многих частиц.
Каждое квантовое стационарное состояние обладает определенной энергией,
но может оказаться, что одинаковую или почти одинаковую энергию имеют
несколько состояний. В дальнейшем мы для краткости будем опускать слово
"стационарное"; подразумевается, что рассматриваемые квантовые состояния
стационарны, если специально не оговорено противное.
Вырождение энергетического уровня определяется как число квантовых
состояний, обладающих либо заданной энергией, либо энергией, лежащей в
узком интервале. Понятие вырождения применяется именно к энергетическому
уровню, а не к квантовому состоянию. Практически нахождение вырождения
энергетического уровня зависит от конкретных возможностей метода,
используемого для получения и представления того или иного результата.
Применяя более тонкое перо, мы увидим, что многие из изображенных на рис.
1.1 энергетических уровней расщеплены на ряд подуровней.
Рассмотрим квантовые состояния и энергетические уровни нескольких простых
атомных систем. Самый простой атом, водород, состоит из одного протона и
одного электрона. Квантовые состояния водородного атома связаны с
взаимным движением электрона и протона. Низдолежащие энергетические
уровни водорода показаны на рис. 1.1. В скобках указано число квантовых
ГЛ. I. КВАНТОВЫЕ СОСТОЯНИЯ
13
состояний, принадлежащих в пределах разрешения рисунка приблизительно
одному и тому же уровню энергии*). За нуль при отсчете энергии принята
энергия низшего энергетического уровня. Положения энергетических уровней
можно определить спектроскопически, измеряя длины волн к, соответствующих
квантам,
14
12
10
1
Т
-{50)

-{13)
¦(з)
¦(2) 01
7
1 5
Л {24)
{6)
(2)
т 4

¦(2)
•{в)
Литии
-{г) о
Но)
-(2)
-{2)
-(12)
Вор
¦(В)
Рис. 1.1. Низколежащие энергетические уровни атомарных водорода, лития
и бора [5].
Энергии приведены в электронвольтах (l эВ = 1,602-Ю-12 эрг). Цифры в
скобках указы-вают числа квантовых состояний, имеющих приблизительно
одинаковую энергию, если не
учитьтать спин ядра.
испускаемым возбужденными атомами. Из соотношения kv = с, где с -
скорость света, мы найдем частоту перехода v. Энергия этого кванта
определяется равенством hv = е, где h - постоянная Планка.
Атом лития имеет уже три электрона, движущихся вокруг ядра. Каждый
электрон электростатически взаимодействует с ядром и со всеми другими
электронами. Показанные на рис. 1.1
*) Мы пренебрегаем здесь тем, что ядро может обладать спином и магнитным
моментом. Мы определили вырождение энергетических уровней так, как если
бы спин ядра равнялся нулю. Например, спин протона равен 7г (в единицах
/г/2я или Н) и сам он имеет две независимые ориентации. Чтобы это учесть,
нам следовало бы удвоить величины значений вырождения, приведенные для
атомарного водорода на рис. 1.1.
14
ГЛ. I. КВАНТОВЫЕ СОСТОЯНИЯ
25
1
|
I(5
уровни энергии Li представляют собой уровни суммарной энергии всей
системы. Уровни энергии бора, имеющего пять электронов, также являются
уровнями суммарной энергии всей системы.
Энергия системы есть полная энергия всех частиц, т. е. сумма
кинетической и потенциальной энергий с учетом всех взаимных
7Пг " , " " взаимодействий. Поэтому энер-
Наборквантобых чисел гию системы> состоящей более
чем из двух частиц, нельзя точно представить как энергию возбуждения
одной частицы в поле другой, хотя в некоторых случаях подобное описание
оказывается очень хорошим приближением при рассмотрении низколежащих
энергетических уровней. Таким образом, квантовое состояние системы - эго
состояние всех ее частиц. Когда же нам придется говорить о состоянии
одной частицы, то мы вместо слова "состояние" будем использовать термин
"орбиталь".
В дальнейшем нас будут интересовать свойства физических систем самых
различных типов. Для описания статистических свойств системы из N частиц
важно знать набор значений энергии ei(N), где ei(N) обозначает энергию 1-
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 121 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed