rețea știință structura de bandă a spectrului de energie a electronilor în solide

Fermi N7Energiya. Se calculează valoarea energiei Fermi și temperatura degenerării heliu-3 El în stare lichidă și o stare gazoasă, la presiune atmosferică. Densitatea lichidului 3 El considerat ca fiind egal.

Notă. Atomii de heliu există în două stări de stabile izotopica 3 El și 4 El din masele 3 și 4 în unități atomice. Structura cojile de electroni: 1s 2. Atomii de heliu au o rază mică și un moment de dipol foarte mic. Prin urmare, van der Waals interacțiune între atomii este foarte scăzută, iar gazul heliu este gaz aproape ideal, cu un punct de rouă foarte scăzut. Punctul de fierbere al lichidului 3 El la presiune atmosferică - 3,34K (El- 4 4.2 K).

Spinul nuclear al 4 El este zero, astfel încât atomii formează un lichid 4 He sau gaz Bose sau Bose. spin-nucleu de 3 El este 1/2 și atomii 3 El sunt fermioni și se supun statisticii Fermi-Dirac, precum și electroni.

Datorită masa atomică mică și slăbiciunea interacțiunii lor, lungimea de undă de Broglie de ordinul 1K la temperaturi comparabile cu distanța interatomică în atomii lichizi. De aceea, lichidul 4 El și 3 El sunt pur obiecte cuantice - fluide cuantice care nu se congela atunci când sunt răcite la temperaturi foarte scăzute.

Decizie. Folosind ecuația gazului ideal de stat pentru determinarea concentrației gazului de heliu și dependența de concentrarea energiei Fermi a particulelor Fermi (2.3), obținem

Valoarea numerică obținută prin presiunea atmosferică și temperatura camerei. Această degenerare scăzută temperatură heliu înseamnă că heliu în condiții ambiante este pur gaz clasic se supune distribuției Maxwell-Boltzmann.

heliu lichid. a cărui concentrație este egală cu valoarea energiei Fermi este o degenerare a temperaturii este de câteva unități de grade Kelvin, ceea ce înseamnă că heliu lichid este degenerată.

Răspuns. Pentru gazul de heliu este temperatura degenerării energie Fermi - heliu lichid:

Fermi N8Energiya. Se calculează energia Fermi a electronilor liberi în modelul de Na, K, Al, dacă densitatea și moleculare ponderile acestor elemente sunt, respectiv:

Decizie. Din relațiile (2.3) și (2.5)