2022-2023学年高二物理竞赛课件：系统微观运动状态的描述

系统微观运动状态的描述 系统微观运动状态的描述 一.全同粒子与近独立粒子 1）全同粒子 2）近独立粒子 全同粒子是可以分辨的（因为经典粒子的 运动是轨道运动，原则上是可以被跟踪的）。 如果在含有多个全同粒子的系统中，将两个粒 子的运动状态加以交换，交换前后，系统的力 学运动状态是不同的。 二.经典物理中系统微观运动状态的描述 1）可分辨 （可跟踪的经典轨道运动） 2）描述方式： 代数方法 单个粒子的经典运动状态，由 个广义坐标和 个广义动量来描述，当组成系统的 个粒子在某 一时刻的运动状态都确定时，也就确定了整个 系统的在该时刻的运动状态。因此确定系统的 微观运动状态需要 这 个变量来确定。 用 μ 空间中N个点描述 一个粒子在某时刻的力学运动状态可以在 μ空间中用一个点表示，由N个全同粒子组成的 系统在某时刻的微观运动状态可以在μ空间中用 N个点表示，那么如果交换两个代表点在μ空间 的位置，相应的系统的微观状态是不同的。 3）.玻色子与费米子 b）玻色子：自旋量子数为整数的基本粒子或 复合粒子。 如：光子、Л介子等。 a)费米子：自旋量子数为半整数的基本粒子或复 合粒子。如：电子、质子、中子等。 c）复合粒子的分类 ：凡是由玻色子构成的复合粒子是玻色子；由偶数个费米子构成的复合粒子是玻色子，由奇数个费米子构成的复合粒子是费米子。 如， 原子、 核、 核、 原子为玻色子 原子、 核、 核、 原子为费米子 d）泡利不相容原理： 对于含有多个全同近独立的费米子的系统中， 一个个体量子态最多能容纳一个费米子。 费米子遵从泡利不相容原理，即在含有多个 全同近独立费米子的系统中，占据一个个体量 子态的费米子不可能超过一个，而玻色子构成 的系统不受泡利不相容原理的约束。费米子和 玻色子遵从不同的统计。 4）玻耳兹曼系统、玻色系统、费米系统 玻耳兹曼系统: 由可分辨的全同近独立粒子组成，且处 在一个个体量子态上的粒子数不受限制的系统。 玻色系统: 把由不可分辨的全同近独立的玻色粒子组成，不受泡利不相容原理的约束，即处在同一个个体量子态上的粒子数不受限制的系统称作玻色系统。 费米系统: 把由不可分辨的全同近独立的费米粒子组成，受泡利不相容原理的约束，即处在同一个个体量子态上的粒子数最多只能为1个粒子的系统称作费米系统。 设系统由两个粒子组成，粒子的个体量子态有3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？ $