Bài giảng Vật lý thống kê (Dành cho học viên cao học Vật lý) - Chương 5: Phân bố Fermi - Dirac) - Nguyễn Hồng Quảng

Bài giảng Vật lý thống kê Dành cho học viên cao học Vật lý Giảng viên: Nguyễn Hồng Quảng Ngày 26/03/2017 Chương 5. Phân bố Fermi – Dirac 1. Giới thiệu 2. Quan điểm lượng tử về năng lượng 3. Quan điểm lượng tử về hạt vi mơ 4. Phân bố Fermi – Dirac 5. Ứng dụng phân bố F-D 1. Giới thiệu Cơ học lượng tử Trong khi nghiên cứu về bức xạ của vật đen, Max Planck phát hiện ra rằng năng lượng điện từ phát ra hoặc hấp thụ trong các lượng rời rạc. E = hf (h = 6.626 x 10-34 J s) Ánh sáng gồm các “gĩi năng lượng” nhỏ xíu gọi là photon, mỗi photon cĩ lượng năng lượng xác định. E = hf Photon Năng lượng photon quá nhỏ nên được biểu diễn theo đơn vị eV 1 eV = 1.60 x 10-19 J 1. Giới thiệu Mỗi trạng thái tương ứng với 1 hàm sĩng và 1 mức năng lượng xác định, thỏa mãn phương trình: Sự biến đổi trạng thái heo thời gian được mơ tả theo pht: Trạng thái lượng tử 1. Giới thiệu Fermi Enrico Fermi (1901–1954) Enrico Fermi là nhà vật lý lý thuyết và thực nghiệm người Italia, với nghiên cứu về lị Chicago Pile-1 (lị phản ứng hạt nhân do con người xây dựng đầu tiên trên thế giới), và nổi tiếng với những cơng trình đĩng gĩp cho cơ học lượng tử, vật lý hạt nhân, Xem thêm 1. Giới thiệu Dirac Paul Adrien Maurice Dirac (1902-1984) Paul A. M. Dirac (1902 -1984) là một nhà vật lý thuyết người Anh. Ơng từng giữ chức Giáo sư Tốn học tại Đại học Cambridge, Đại học Florida. Một trong những khám phá quan trọng của ơng là phương trình Dirac. Phương trình này miêu tả dáng điệu của các fermion, từ đĩ dẫn đến tiên đốn về sự tồn tại của phản vật chất. Ơng cùng E. Schrưdinger được nhận giải Nobel vật lý năm 1933. 2. Quan điểm lượng tử về năng lượng Năng lượng là những lượng gián đoạn: 3. Quan điểm lượng tử về hạt vi mơ - Khơng thể phân biệt được các hạt vi mơ cùng loại - Hạt vi mơ được phân thành 2 loại, tùy theo giá trị spin: + Fermion: cĩ spin bán nguyên; + Boson: cĩ spin nguyên - Hạt vi mơ tuân theo nguyên lý bất định 4. Phân bố Fermi – Dirac Áp dụng phân bố Gibbs cho trường hợp các hạt fermion, ta cĩ thể thiết lập biểu thức phân bố Fermi- Dirac Sau đây là một trong số các cách thiết lập đĩ 4. Phân bố Fermi – Dirac 5. Ứng dụng của phân bố Fermi-Dirac 5.1) Giải thích tính chất điện của kim loại 5.2) Giải thích tính chất điện của bán dẫn Mơ hình của Drude – Lorentz 5. Ứng dụng của phân bố Fermi-Dirac 5. Ứng dụng của phân bố Fermi-Dirac