Fermi energia ja Fermi taseme erinevus

Peamine erinevus - Fermi Energia vs Fermi tase
 

Fermi energia ja Fermi tase on kaks eraldiseisvat terminit, mida sageli kasutatakse vaheldumisi. Fermi energia on fermioone sisaldava süsteemi kineetilise energia energia erinevus, Fermi tase on fermioone sisaldava süsteemi kineetiliste ja potentsiaalsete energiate kogum. võtme erinevus Fermi energia ja Fermi taseme vahel on see Fermi energiat määratletakse ainult absoluutse nulltemperatuuri jaoks, samas kui Fermi taset määratletakse mis tahes temperatuuri jaoks.

SISU

1. Ülevaade ja peamised erinevused
2. Mis on Fermi energia
3. Mis on Fermi tase
4. Kõrvuti võrdlus - Fermi energia vs Fermi tase tabelina
5. Kokkuvõte

Mis on Fermi energia?

Fermi energia on energia erinevus kõrgeima ja madalaima hõivatud üheosakese oleku vahel mitte interakteeruvate fermioonide kvantisüsteemis absoluutse nulltemperatuuri korral. Kvantsüsteemi üheosakeseline olek tähistab eraldatava üksiku osakese olekut. Fermioonid on osakesed, mis järgivad Fermi-Dirac statistikat. Fermioonid hõlmavad peamiselt kvarke ja leptoneid koos elektronide, prootonite ja neutronitega. Absoluutne nulltemperatuur on termodünaamilise temperatuuriskaala alumine piir.

Fermi gaas on fermiooniosakeste rühm, millel puudub nende fermioonide vastastikmõju. Seega on see asja faas. Fermi gaasi madalaima hõivatud oleku kineetiline energia on teadaolevalt null. Kuid metalli madalaim hõivatud olek on selle juhtivuse riba põhi (Fermi tasemele lähimad ribad määravad seega metalli elektrijuhtivuse).

Joonis 01: sagedusribade võrdlus

Fermioonid järgivad Pauli välistamispõhimõtet (põhimõte, mis väidab, et kaks identset fermiooni ei saa sama kvant olekut hõivata). Seetõttu saab Fermi gaase analüüsida ühe osakese olekus. On erinevaid ühe osakese olekuid, millel on erinevad energiad. Terve süsteemi põhiseisundi saab leida, lisades süsteemi korraga ühe osakese. Seejärel hõivavad need lisatud fermioonid selle süsteemi madalaimad hõivamata olekud. Fermi energia saab kindlaks teha, kui kõik hõivatud olekud on fermioonid hõivatud. See tähendab, et isegi kui kogu energia ammutatakse Fermi gaasist, liiguvad fermioonid endiselt suure kiirusega edasi.

Mis on Fermi tase?

Fermi tase on termin, mida kasutatakse elektronide energiataseme kogumise kirjeldamiseks absoluutse nulltemperatuuri korral. See on Fermi-Diraci statistika mõiste. Fermi taset tähistatakse µ või E-ga_F. See on füüsilise keha termodünaamiline kogus.

Fermi tase on määratletud mis tahes temperatuuri jaoks. Fermi tase tähistab fermioone sisaldava termodünaamilise süsteemi kineetilist energiat ja potentsiaalset energiat. Seetõttu võib Fermi taset nimetada ka Fermioni elektrokeemiliseks potentsiaaliks. Fermi taset saab määratleda isegi fermioonide jaoks, mis asuvad keerukates interaktsioonisüsteemides, kui arvestada selle süsteemi termodünaamilist tasakaaluseisundit.

Mis vahe on Fermi energia ja Fermi taseme vahel?

Fermi energia vs Fermi tase
Fermi energia on energia erinevus kõrgeima ja madalaima hõivatud üheosakese oleku vahel mitte interakteeruvate fermioonide kvantisüsteemis absoluutse nulltemperatuuri korral.	Fermi tase on termin, mida kasutatakse elektronide energiataseme kogumise kirjeldamiseks absoluutse nulltemperatuuri korral.
Temperatuur
Fermi energia määratletakse ainult absoluutse nulltemperatuuri jaoks.	Fermi tase on määratletud mis tahes temperatuuri jaoks.
Suhe energiaga
Fermi energia on kineetilise energia erinevus kõrgeima ja madalaima hõivatud ühe osakese oleku vahel.	Fermi tase tähistab fermioone sisaldava termodünaamilise süsteemi kineetilist energiat ja potentsiaalset energiat.
Metallides
Metalli Fermi energia on energia erinevus Fermi taseme ja madalaima hõivatud ühe osakese oleku vahel.	Metalli Fermi tase on ühe osakese kõige hõivatud oleku energia absoluutse nulltemperatuuri korral.
Komponendid
Fermi energia on määratletud ainult mitte interakteeruvate fermioonide jaoks.	Fermi taset saab määratleda isegi fermioonide jaoks, mis asuvad keerukates interaktsioonisüsteemides.

Kokkuvõte - Fermi Energia vs Fermi tase

Fermi energia ja Fermi tase on segased terminid, kuna need on tihedalt seotud, kuid erinevad üksteisest. Fermi energia ja Fermi taseme erinevus on see, et Fermi energiat määratletakse ainult absoluutse nulli temperatuuri jaoks, samas kui Fermi tase on määratletud mis tahes temperatuuri korral.

Viide:

1. “Fermi energia”. Vikipeedia, Wikimedia Foundation, 14. märts 2018. Saadaval siin 
2. “Fermi tase.” Vikipeedia, Wikimedia Foundation, 3. märts 2018. Saadaval siin
3. “Fermi tase”. Fermi tase ja Fermi funktsioon. Saadaval siin 

Pilt viisakalt:

1. 'Ribavahe võrdlus' induktiivkoormusega (CC BY-SA 2.5) Commonsi Wikimedia kaudu