ПЛО́ТНОСТЬ СОСТОЯ́НИЙ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
ПЛО́ТНОСТЬ СОСТОЯ́НИЙ, число возможных физически неэквивалентных энергетич. состояний в малом интервале энергии E, отнесённое к ширине этого интервала ΔE:g(E)=limΔE→0ΔΓ(E)/ΔE, где ΔΓ – число состояний с энергиями в интервале от E до E+ΔE (с учётом возможного вырождения энергетич. состояний). Для колебательных степеней свободы системы вводят спектральную П. с. g(ω), определяемую числом состояний на интервал частот Δω, где ω=E/ℏ (ℏ – постоянная Планка). П. с. вводят, либо если система обладает непрерывным энергетич. спектром, либо в случае дискретного спектра системы, если расстояние между соседними энергетич. уровнями малó по сравнению с ΔE. Если энергетич. состояния системы определяются широко разнесёнными по ΔE дискретными уровнями, каждый из которых расщепляется в области, узкие по сравнению с расстоянием между уровнями, то вводят П. с. вблизи каждого дискретного уровня. Это имеет место, напр., при движении электронов в сильном квантующем магнитном поле (см. Ландау уровни).
Для свободных нерелятивистских частиц со спином s состояния характеризуются импульсом p и проекцией спина, а энергия E=p2/2m (m – масса частицы). В этом случае П. с. зависит только от p: g(E)=√2νm3/2E1/2/(π2ℏ3), где множитель ν=2s+1 учитывает вырождение по спину s. Для квазичастиц твёрдого тела эта зависимость является более сложной.
Информация о П. с. существенна при определении термодинамич. характеристик твёрдых тел (теплоёмкости, магнитной восприимчивости и др.). П. с. влияет также на кинетич. характеристики (электропроводность, теплопроводность и др.). При этом для вырожденных систем ферми-частиц, напр. электронов в металлах, особенно важна П. с. на поверхности Ферми. Для полупроводников наиболее важна П. с. вблизи дна зоны проводимости и потолка валентной зоны. Для систем, подчиняющихся случайному распределению в пространстве (напр., для конденсиров. неупорядоченных систем), П. с. является осн. характеристикой энергетич. спектра.