玻色–爱因斯坦统计
外观
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玻色-爱因斯坦统计是玻色子所依从的统计规律。
根据量子力学,玻色子是自旋为整数的粒子,其本征波函数对称,在玻色子的某一个能级上,可以容纳无限个粒子。因而符合玻色-爱因斯坦统计分布的粒子,当他们处于某一分布(“某一分布”指这样一种状态:即在能量为的能级上同时有个粒子存在着,不难想象,当宏观观察体系能量一定的时候,从微观角度观察体系可能有很多种不同的分布状态,而且在这些不同的分布状态中,总有一些状态出现的几率特别的大,而其中出现几率最大的分布状态被称为最可几分布)时,体系总状态数为:
〇〇〇〇……〇 | 〇〇〇 | 〇 | ………… | 〇 | __ | ………… | __ | __ |
对这一公式的理解是这样的:把个简并能级看作一个拥有个隔室的大盒子,把个粒子看作准备放入盒子中的个不可区分的小球,则可以把这个向盒子里面放小球的过程看作个小球和盒子中个隔室壁的随机排列过程,则这样的排列一共有种可能出现的状态;另一方面,小球和小球是不可区分的,隔室壁和隔室壁也是不可区分的,因此对小球和隔室壁的计数都有重复,需要除以这种重复计数和,最终得到的结果就是上述结果。
状态1 | 状态2 | 状态3 |
---|---|---|
A | A | |
A | A | |
A | A | |
AA | ||
AA | ||
AA |
玻色-爱因斯坦统计的最可几分布的数学表达式为:
由于量子统计在数学处理上非常困难(對於非物理系所的人員而言的確如此),因此在处理实际问题时经常引入一些近似条件,使费米-狄拉克统计和玻色-爱因斯坦统计退化成为经典的麦克斯韦-玻尔兹曼统计。
参考文献
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