phymathchem01 当离(0 0 0)很远后,这种k不同但能量一样或近似一样的点会更多,形成一个近似的球面--费米面.一般就认为费米面上的能级就是最高能级--费米能级

量子场论、热力学统计、凝聚态物理，从对方身上都有所借鉴。沸腾的液体中热涨落会导致气泡出现，由表面张力（能）将气泡内气体和外面的液体分开。气相的自由能较小，表面张力倾向于使之增大。相互竞争的结果是要么气泡逐渐增大，要么很快爆掉。在量子场论中，零温的情况下，量子涨落会导致真空的出现，这个真空就类似于气泡内的气相，外面称之为伪真空。如果二者之间的自由能差别不是太大，那么伪真空会释放能量到真的真空，称之为隧穿，这个效应会使气泡壁以光速扩张，如果有许多个这样的气泡，他们就会发生碰撞。碰撞的效应是释放熵，这个熵可以计算出来，是关乎粒子物理现实模型和宇宙学中重要的数据

费米能级是绝对零度时电子的最高能级.
如果真的想了解一些,建议咬牙看一看,我觉得我写的比较不好理解,物理本来就是这样.
我就从最简单的自由电子气体模型来解释.
自由粒子的波函数是平面波,波动方程是f(r)=(1/V^0.5)*Exp(i k*r) 
k是平面波波矢,电子能量是E=(hk)^2/2m (这个h是除以2PI后的那个普朗克常数,原来表示此量的符号太不好找了)
可以看出,电子对于取不同的k时,可以处在不同能量状态.
下面引入k空间,尽量理解.
一般用周期性边界条件,f(x y z)=f(x+L y z)=f(x y+L z)=f(x y z+L )确定k的取值
kx=(2PI/L)Nx
ky=(2PI/L)Ny
kz=(2PI/L)Nz
Nx Ny Nz是整数,因此把k看作空间矢量,在k空间中,k只能取一个个分立的点.你可以想象以kx ky kz3个方向建立坐标系,因为Nx Ny Nz是整数,kx ky kz只能取到一个个点.就比如Nx是整数,永远不会有kx=(2PI/L)*0.4处被取到.
每个点代表一种k的取值,前面有说过,每个k都对应电子的不同能量状态,E=(hk)^2/2m ,这些能量状态也因为k的分立取值而只能分立出现,就是能级.
把电子放在k空间的各个点上,代表电子处在那个k值的状态,也对应一个能量状态,即处在该能级上.
因为泡利不相容原理,每个态上只可以放2个电子,(自旋相反)不会有第3个跟他们在同一个状态(k空间的各个点)上.
现在有一个总共有N个电子的体系,各个电子都处于什么状态哪?粒子总是先占据能量小的能级,从kx=0ky=0kz=0开始(显然这时候能量最小,不过这个模型有点局限,你不必理了)kx=0ky=0kz=1.....kx=33 ky=34 kz=34.....反正越来越大,越来越往能量更大的高能级上添.最后第N个电子会处在最高能级上(能量最大),这个能级就是费米能级.
注意:
1 不在绝对零度的话,电子填充能级不是仅仅由泡利不相容原理决定,因此费米能级是绝对零度时,电子的最高能级.
2 通常宏观体系的电子数N很大,电子填充能级时,在k空间的占据态,也就是可以处在的那N/2的点,会形成一个球形,称为费米球.这很好想象,粒子总是先占据能量小的能级,离(0 0 0)越近的能级(哪个点)先占据,最后被占据的点肯定不会有"支出去"的,而是程球形.这个球面叫费米面,有时也说费米面上的能级是费米能级.我前面说"第N个电子会处在最高能级上(能量最大),这个能级就是费米能级"是为了理解方便,实际上第N个电子,不见得比N-1的能级高了,简单的看kx=0ky=0kz=1和kx=0ky=1kz=0和kx=1ky=0kz=0不是能量一样吗?当离(0 0 0)很远后,这种k不同但能量一样或近似一样的点会更多,形成一个近似的球面--费米面.一般就认为费米面上的能级就是最高能级--费米能级.
3 从费米分布函数角度解释也可以,费米分布函数给出了不在绝对0度的情况下各个能级被占据的几率,费米能级是本征态占据几率1/2的态对应能级在绝对0度的极限.你可以看黄昆先生的固体物理.
4 你问这个问题,应该是大学生了吧.对于f(x y z)=f(x+L y z)=f(x y+L z)=f(x y z+L )确定k的取值,可以自己计算一下.波动方程只是为了得出能级概念,并不需要注意,解法可以去看量子力学.

赞同163|评论(15)

求助知友

zxz026|十一级采纳率20%

擅长领域：暂未定制

按默认排序|按时间排序

其他回答 共7条

2007-07-27 16:50有多少狼|七级

就一个由费米子组成的微观体系而言，每个费米子都处在各自的量子能态上。现在假想 把所有的费米子 从这些量子态上移开。之后再把这些费米子按照一定的规则（例如泡利原理等）填充在各个可供占据的量子能态上，并且这种填充过程中每个费米子都占据 最低的可供占据的 量子态。最后一个费米子占据着的量子态 即可粗略理解为 费米能级。 
（费米子可以是电子、质子、中子 等。）

赞同3|评论

2007-07-28 16:42wwchang|七级

粒子可以分为费米子和玻色子。他们之间的区别在于自选是否为偶数倍。其中费米子遵从泡利不相容原理，就是每个能级只能由一个费米子所占领。这是所谓的费米能级。所以才有的电子轨道。

赞同1|评论

2007-08-03 05:58韩志强1|五级

可以结合原子结构理解.
电子在原子结构中的排列采用从里到外层层排列.电子所具有的能量有电子的运动所决定,运动越少,能量越低,运动越多,能量越大.所以电子的能量排列也是有小到大,从里到外,层层排列.
电子运动从能量角度来说,具有懒惰的特性,它能在运动量小的位置,决不往运动量大的位置跑.所以总是先排列完能量小的,里层的位置,再往外排列.
以上是电子在原子结构中的自然排列.
当遇到外界能量时,电子获得外界能量(如热能量,光能量等)电子的能量有所增加,运动速度加大,运动轨迹向外拓展.当所获得的能量足以摆脱原子核的束缚时,便跃迁到向外邻近的位置上.即称之为跃迁.
当电子向外界散发能量时,由于电子的能量在减少,所以它具有从外层的位置向内层的位置迁移的运动趋势,一旦有了空着的位置,他便有外层的位置,回迁到邻近的里层位置上来.
电子的运动方式有三种:自发辐射,受激辐射,受激吸收.

参考资料：光纤通信原理