Читать онлайн «Распределение Ферми — Дирака. Явление Зеебека: метод. указания»

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана Распределение Ферми — Дирака. Явление Зеебека Методические указания к лабораторной работе С-3 по курсу общей физики Москва Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана 2013 УДК 538. 3 ББК 22. 33 Р24 Авторы: Н. А. Задорожный, А. В. Семиколенов, С. Л. Тимченко, А. В. Кравцов, В. Г. Голубев Рецензент Е. А. Власова Распределение Ферми — Дирака. Явление Зеебека : ме- Р24 тод. указания / С. Л. Тимченко и др. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013. — 27, [5] с. : ил. ISBN 978-5-7038-3721-4 Дан краткий обзор теории изучаемого явления, приведены мето- дика выполнения экспериментов, порядок обработки полученных ре- зультатов, контрольные вопросы и список литературы. Для студентов второго курса всех факультетов и студентов третьего курса факультета «Фундаментальные науки» МГТУ им. Н. Э. Баумана. Рекомендовано Научно-методической комиссией Научно-учебного комплекса «Фундаментальные науки» МГТУ им. Н. Э. Баумана. УДК 538. 3 ББК 22. 33 ISBN 978-5-7038-3721-4  c МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013  Цель работы — изучение квантово-статистического распреде- ления Ферми — Дирака для электронного газа в металле, явления возникновения термоэлектродвижущей силы (ТЭДС) при контакте металлов, экспериментальное исследование явления Зеебека. I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1. Распределение Ферми — Дирака Для описания систем, состоящих из большого числа частиц, требуется применять статистический подход [1, 2]. По свойствам частицы разделяют на классические, которые принято называть различимыми, и квантовые, неразличимые. Для квантовых частиц справедлив принцип тождественности одинаковых частиц: одина- ковые частицы данной квантовой системы принципиально нераз- личимы, т. е. в системе одинаковых частиц реализуются только такие состояния, которые не изменяются при перестановке частиц местами. Данный квантовый подход к системе тождественных ча- стиц позволяет получить волновые функции, описывающие состо- яние системы, и установить связь свойств симметрии волновых функций со спином частиц. Эти свойства оказываются различны- ми для частиц с нулевым или целым значением спина (бозонов) и частиц с полуцелым значением спина (фермионов). Бозоны подчи- няются статистике Бозе — Эйнштейна, а фермионы — статистике Ферми — Дирака. Фермионы являются частицами-индивидуалистами и подчиня- ются принципу, или запрету, Паули, который был сформулирован Вольфгангом Паули в 1925 г. Согласно принципу Паули в системе 3 тождественных фермионов не может существовать двух частиц, находящихся в одном и том же квантовом состоянии.