Tuesday, January 1, 2013

朗道能级 化学位

体系与环境之间的偶合则是通过强

度变量来实现的。从式

( 1. 1. 5) 出发, 并利用该基本方程中所有

广度变量的加和不变性原理

, 可以得出结论: 在无外力场存在的情

况下

, 体系达平衡时有

dS =

1

T

dU +

p

T

dV -

1

T

Σi

μ

i dni ( 1. 1. 9)

式中
ni 为体系中第i 组分的克分子数, 其共轭强度变量, 即化学位

朗道能级 在均匀磁场中,电子将作圆周运动,把量子力学加进来

(2012-07-18 07:31:10)[编辑][删除]

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杂谈


朗道说:“你居然不知道朗道能级? 朗道能级啊,说来话就长了……”
  
  
  (3)
  
  也就是在我们第一章开头讲过的18世纪末19世纪初,有一个叫安培的人,思考环行电流——电流象北京二环地铁那么流动。安培研究的结果很是惊人,环行的电流就产生一个类似于条形磁铁的磁场(磁偶极场)。在安培以后,数学家太喜欢环形电流产生的磁场了,于是高斯等人就思考,能不能把两个通电线圈相互套起来(象2个戒指那么相互套起来,或者两个手铐相互拷起来),然后计算一下空间的磁场分布,看看能不能在磁场中读出电流线圈的拓扑结构——相当于说,看到一缕光线,你能不能推断出发光灯泡的形状。到了1931年,拓扑已经象一个非常不光滑的野蛮男人一样进入了物理学的阴道。英国的狄拉克也在思考有没有磁单极场——存在这样一个磁场,通过观察这个磁场,你会发现,这个磁场是起源于一个点,而不是类似于安培的环线。
  
  简单地说,朗道发现,一切都可以用量子力学来重新做一做。高中物理学里的洛仑兹力表明,在均匀磁场中,电子将作圆周运动。那么,如果把量子力学加进来,这个图象是什么样子的呢?显然,电子的圆周运动可能会导致电子能量的离散化,这个离散化的能量,被称为朗道能级。
  
  
  
  
  朗道发现一个巨大的秘密,是大家都知道但没有公开的。那就是电子在均匀磁场中,那么如何与磁场耦合(相互作用)的呢?磁场是一个经典场,电子是一个量子化的粒子,它们的相互作用到底怎么写呢?虽然江湖上总有人在说什么最小耦合,但语气又有点象阿Q嘴巴里的“革命”,概念是很模糊的。
  
  自己还来得及,虽然量子力学的楼船已经开发,那些西方人在船上已经醉生梦死,乐不思蜀,但作为苏联之子的朗道,依然可以在岸边吃开一片天地——实际上他研究电子和磁场,开创了凝聚态物理学的大片新河山。
  
  朗道能级是很容易解出来的,因为圆周运动其实是2个简谐振动的合成,只不过现在的情况有了微妙的变化,在量子图象里,圆周运动的圆心坐标(a,b)非常特殊,a与b是不对易的。
  
  [a, b] 不等于0
  
  “天呀”,朗道做到这里,连自己也感觉糊涂了,“洛仑兹的圆周运动的圆心坐标,x与y不对易?这是什么呀?坐标与坐标也不对易了?难道我朗道做错了?不可能,一定不可能,磁场中的电子,表明非对易几何的存在……”

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