Sự khác biệt giữa năng lượng Fermi và mức Fermi
Share
Sự khác biệt chính - Fermi Năng lượng Cấp độ Fermi
Năng lượng Fermi và cấp độ Fermi là hai thuật ngữ riêng biệt thường được sử dụng thay thế cho nhau. Năng lượng Fermi là sự khác biệt năng lượng của động năng của một hệ có chứa fermion trong khi mức Fermi là tập hợp các động năng và thế năng của một hệ có chứa fermion. Các sự khác biệt chính giữa năng lượng Fermi và mức Fermi là Năng lượng Fermi chỉ được xác định cho nhiệt độ bằng không tuyệt đối trong khi mức Fermi được xác định cho bất kỳ nhiệt độ nào.
NỘI DUNG
1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Năng lượng Fermi là gì
3. Cấp độ Fermi là gì
4. So sánh cạnh nhau - Năng lượng Fermi so với cấp độ Fermi ở dạng bảng
5. Tóm tắt
Năng lượng Fermi là gì?
Năng lượng Fermi là sự khác biệt năng lượng giữa các trạng thái hạt đơn chiếm cao nhất và thấp nhất trong một hệ thống lượng tử của các fermion không tương tác ở nhiệt độ không tuyệt đối. Trạng thái hạt đơn của một hệ lượng tử đề cập đến trạng thái của một hạt đơn lẻ. Fermion là các hạt tuân theo thống kê Fermi-Dirac. Fermion chủ yếu bao gồm quark và lepton cùng với electron, proton và neutron. Nhiệt độ không tuyệt đối là giới hạn dưới của thang nhiệt độ nhiệt động.
Khí Fermi là một nhóm các hạt fermion không có tương tác giữa các fermion đó. Do đó, nó là một giai đoạn của vật chất. Trạng thái chiếm thấp nhất của khí Fermi được biết là có động năng bằng không. Nhưng trạng thái chiếm chỗ thấp nhất của kim loại là đáy của dải dẫn của nó (các dải gần nhất với các mức Fermi, do đó xác định độ dẫn điện của kim loại).
Hình 01: So sánh các khoảng trống Band
Các fermion tuân theo Nguyên tắc Loại trừ Pauli (Một nguyên tắc nêu rõ hai fermion giống nhau không thể chiếm cùng một trạng thái lượng tử). Do đó, các khí Fermi có thể được phân tích ở trạng thái hạt đơn. Có những trạng thái hạt đơn khác nhau có năng lượng khác nhau. Trạng thái cơ bản của toàn bộ hệ thống có thể được tìm thấy bằng cách thêm một hạt vào hệ thống tại một thời điểm. Những fermion được thêm vào sau đó sẽ chiếm các trạng thái không có người ở thấp nhất của hệ thống đó. Năng lượng Fermi có thể được xác định khi tất cả các trạng thái không có người ở đã bị chiếm giữ bởi các fermion. Điều này có nghĩa, ngay cả khi tất cả năng lượng được chiết xuất từ khí Fermi, các fermion vẫn sẽ chuyển động ở tốc độ cao.
Cấp độ Fermi là gì?
Cấp độ Fermi là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả việc thu thập các mức năng lượng điện tử ở nhiệt độ không tuyệt đối. Đó là một khái niệm về thống kê Fermi-Dirac. Cấp độ Fermi được ký hiệu là Bằng hoặc EF. Nó là một đại lượng nhiệt động của một cơ thể vật lý.
Mức Fermi được xác định cho bất kỳ nhiệt độ. Cấp độ Fermi đề cập đến tổng động năng và năng lượng tiềm năng của một hệ nhiệt động có chứa fermion. Do đó, cấp độ Fermi cũng có thể được đặt tên là tiềm năng điện hóa của một Fermion. Mức Fermi có thể được xác định ngay cả đối với các fermion trong các hệ thống tương tác phức tạp khi trạng thái cân bằng nhiệt động của hệ thống đó được xem xét.
Sự khác biệt giữa năng lượng Fermi và cấp độ Fermi là gì?
Năng lượng Fermi vs Cấp độ Fermi | |
| Năng lượng Fermi là sự chênh lệch năng lượng giữa các trạng thái hạt đơn chiếm cao nhất và thấp nhất trong một hệ thống lượng tử của các fermion không tương tác ở nhiệt độ không tuyệt đối. | Cấp độ Fermi là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả tập hợp các mức năng lượng điện tử ở nhiệt độ không tuyệt đối. |
| Nhiệt độ | |
| Năng lượng Fermi chỉ được xác định cho nhiệt độ không tuyệt đối. | Cấp độ Fermi được xác định cho bất kỳ nhiệt độ. |
| Mối quan hệ với năng lượng | |
| Năng lượng Fermi là chênh lệch động năng giữa các trạng thái hạt đơn chiếm cao nhất và thấp nhất. | Cấp độ Fermi đề cập đến tổng động năng và năng lượng tiềm năng của một hệ nhiệt động có chứa fermion. |
| Trong kim loại | |
| Năng lượng Fermi của kim loại là chênh lệch năng lượng giữa cấp độ Fermi và trạng thái hạt đơn chiếm thấp nhất. | Mức Fermi của kim loại là năng lượng của trạng thái hạt đơn chiếm cao nhất ở nhiệt độ không tuyệt đối. |
| Các thành phần | |
| Năng lượng Fermi chỉ được xác định cho các fermion không tương tác. | Cấp độ Fermi có thể được xác định ngay cả đối với các fermion trong các hệ thống tương tác phức tạp. |
Tóm lược - Fermi Năng lượng Cấp độ Fermi
Năng lượng Fermi và cấp độ Fermi là những thuật ngữ khó hiểu vì chúng liên quan chặt chẽ với nhau, nhưng khác nhau. Sự khác biệt giữa năng lượng Fermi và mức Fermi là năng lượng Fermi chỉ được xác định cho nhiệt độ bằng không tuyệt đối trong khi mức Fermi được xác định cho bất kỳ nhiệt độ nào.
Tài liệu tham khảo:
1. Năng lượng Fermi. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 14 tháng 3 năm 2018. Có sẵn tại đây
2. Cấp độ Fermi. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 tháng 3 năm 2018. Có sẵn tại đây
3. Cấp độ Fermi. Cấp độ Fermi và chức năng Fermi. Có sẵn ở đây
Hình ảnh lịch sự:
1.'Band so sánh khoảng cách'By cảm ứng tải (CC BY-SA 2.5) qua Commons Wikimedia
