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配分函数的物理意义和作用
第 25 卷 第 1 期 《新疆师范大学学报》( 自然科学版) V ol. 25, N o. 1 2006 年 3 月 Journal o f Xinjiang N ormal U niversity M ar. 2006 ( N atural Sciences Edition) 配分函数的物理意义和作用 苏 安 ( 河池学院 物理与电子工程系, 广西 宜州 546300) 摘 要: 配分函数在统计物理中是个极其重要又较难理解的物理量, 文章从配分函数的定义式出发, 阐发其物理意义, 说 明它在统计物理中的特殊作用, 以使读者对配分函数有个系统而清晰的认识与理解, 便于学习和教学中参考。 关键词: 配分函数; 物理意义; 作用 中图分类号: O414 文献标识码: A 文章编号: 1008-9659-( 2006) -01-0114-04 热现象的基本理论分为宏观理论和微观理论, 即通常所说的热力学和统计物理学。统计物理学从宏观物 质系统的微观结构出发, 认为表征系统宏观性质的宏观量是大量微观粒子的微观量的统计平均值, 通过研究 系统微观运动状态可知整个系统的宏观量。但微观粒子运动具有复杂性和多样性的特点, 因此怎样用复杂的 微观量来表示系统的宏观性质是统计物理学的主要任务, 配分函数就是完成这一任务的使者。所以正确的理 解和掌握配分函数的物理意义及其作用, 对统计物理的学习和教学都具有积极的促进作用。 1 配分函数的物理意义 - - - - 由 Max w ell- B oltz mann 分布 ni = ie i或 f s = e i 得 - - - - - N = ∑ni = ∑ ie i = e ∑ i e i = e Z i i i - - - 或 N = ∑f s = e ∑e s= e Z s S - - 这里Z= ∑ i e i 或 Z= ∑e s 称为配分函数。其中i 为能级数, s 为量子态数, i 是第 i 个能级的简并度。 i s 1. 1 配分函数体现了粒子在各能级上的分配特性 N - N - ni 、f s 的表达式可表示成 ni= e i i, f s = e s , Z Z - - ni e i i f s e s 即 = , =
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