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費米-狄拉克分佈
鎖定
- 中文名
- 費米-狄拉克分佈
- 外文名
- Fermi-Dirac distribution
- 別 稱
- 費米–狄拉克統計（Fermi–Dirac statistics）
- 提出者
- 費米/狄拉克
- 提出時間
- 1926年
- 應用學科
- 量子物理
- 適用領域範圍
- 熱平衡時自旋量子數
費米-狄拉克分佈定義
費米子是 自旋為半整數( 即自旋為/2，=h/2π，h是普朗克常量）的粒子，如輕子和重子，全同費米子系統中粒子不可分辨，費米子遵從泡利不相容原理，每一量子態容納的粒子數不能超過一個。對於粒子數、體積和總能量確定的費米子系統，當温度為T時 ，處在能量為E的量子態上的平均粒子數為
[1]
費米-狄拉克分佈公式
式中，k是玻耳茲曼常量，εf是化學勢。在高温和低密度條件下，費米-狄拉克分佈過渡到經典的麥克斯韋-玻爾茲曼分佈。
費米-狄拉克分佈歷史
1926年發現費米–狄拉克統計之前，要理解電子的某些性質尚較為困難。例如，在常温下，未施加電流的金屬內部的熱容比施加電流的金屬少了大約100倍。此外，在常温下給金屬施加一強電場，將造成場致電子發射（Field electron emission）現象，從而產生電流流經金屬。研究發現，這個電流與温度幾乎無關。當時的理論難以解釋這個現象。
當時，由於人們主要根據的是經典靜電學理論，因此在諸如金屬電子理論等方面遇到的困難，無法得到令人滿意的解答。他們認為，金屬中所有電子都是等效的。也就是説，金屬中的每個電子都以相同的程度對金屬的熱量做出貢獻（這個量是波爾茲曼常數的一次項）。上述問題一直困擾着科學家，直到費米–狄拉克統計的發現，才得到較好地解釋。
1926年，恩里科·費米、保羅·狄拉克各自獨立地在發表了有關這一統計規律的兩篇學術論文。。另有來源顯示，P·喬丹（Pascual Jordan）在1925年也對這項統計規律進行了研究，他稱之為“泡利統計”，不過他並未及時地發表他的研究成果。狄拉克稱此項研究是費米完成的，他稱之為“費米統計”，並將對應的粒子稱為“費米子”。
1927年，阿諾·索末菲將費米–狄拉克統計應用到他對於金屬電子的研究中。
直至現今，費米–狄拉克統計仍然是物理學的一個重要部分。
- 參考資料
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- 1. 費米-狄拉克分佈的研究 ．知網空間[引用日期2014-03-13]
