2022-2023学年高二物理竞赛课件：系统微观运动状态的量子力学描述

系统微观运动状态的量子力学描述 1、微观粒子的全同性原理 系统微观运动状态的量子力学描述 微观粒子的波粒二相性（微观世界的基本特征） 不确定性关系 微观粒子不是轨道运动 全同的微观粒子不可分辨 2 设系统由两个粒子组成，粒子的个体量子态有三个，如果这两个粒子分属玻耳兹曼系统、玻色系统、费米系统时，试分别讨论系统各有那些可能的微观状态？ 3 量子态1 量子态2 量子态 3 1 AB 2 AB 3 AB 4 A B 5 B A 6 A B 7 B A 8 A B 9 B A 对于玻尔兹曼系统（定域系统）可有九种不同的微观状态： 4 量子态1 量子态2 量子态3 1 AA 2 AA 3 AA 4 A A 5 A A 6 A A 对于玻色系统，可以有六种不同的微观状态： 5 量子态1 量子态2 量子态3 1 A A 2 A A 3 A A 对于费米系统，可以有三个不同的微观状态： 6 粒子类别 量子态1 量子态2 量子态3 玻耳兹曼系统 A B A B A B A B B A A B B A A B B A 玻色系统 A A A A A A A A A A A A 费米系统 A A A A A A 分属玻耳兹曼系统、玻色系统和费米系统的两个粒子占据三个量子态给出的微观状态数 7 经典统计力学 在经典力学基础上建立的统计物理学称为经典统计力学。 量子统计力学 在量子力学基础上建立的统计物理学称为量子统计力学。 两者在统计上的原理上相同，区别在于对微观粒子的描述。 力学（经典或量子力学）　＋　统计学原理 　　　　　　　　　＝　统计力学（统计物理学） 8 经典统计中的玻耳兹曼分布 9 玻色分布和费米分布 费米分布 玻色分布 10 玻色分布和费米分布分布也可表示为处在能量为es的量子态s上的平均粒子数 11 三种分布的关系 费米分布 玻耳兹曼分布 玻色分布 如果参数a满足条件 玻色、费米分布过渡到玻耳兹曼分布。由于 因此，条件(#)也称为经典极限条件或者非简并性条件，由此知道：满足经典极限条件的玻色（费米）系统遵从和玻耳兹曼系统同样的分布。当然，分布所对应的微观状态数有差别。 (#) 12 $