Лекции по статистической физике - Максимов (Лекции по статистической физике - Максимов.pdf)
Описание файла
PDF-файл из архива "Лекции по статистической физике - Максимов.pdf", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "теоретическая физика" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МФТИ (ГУ). Не смотря на прямую связь этого архива с МФТИ (ГУ), его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Ìîñêîâñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóòË.À.Ìàêñèìîâ, À.Â.Ìèõååíêîâ, È.ß.ÏîëèùóêËåêöèè ïî ñòàòèñòè÷åñêîé ôèçèêåÏðåäâàðèòåëüíûé âàðèàíòÄîëãîïðóäíûé - 2009Ñîäåðæàíèå1 Ëåêöèÿ 1. Òåðìîäèíàìèêà1.11.21.31.41.51.61.71.81.9Òåðìîäèíàìè÷åñêèå âåëè÷èíû . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . .Òåìïåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Òåðìîäèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ýíòðîïèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .Âòîðîé çàêîí òåðìîäèíàìèêè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Òåðìîäèíàìè÷åñêèå òîæäåñòâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ïðèíöèï ìèíèìàëüíîñòè òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ïîòåíöèàëîâ . . . .Òåðìîäèíàìèêà ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . .Òåîðèÿ ôàçîâûõ ïåðåõîäîâ âòîðîãî ðîäà íà ïðèìåðå ôåððîìàãíåòèêîâ .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 Ëåêöèÿ 2. Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ñòàòèñòè÷åñêîé ôèçèêè2.12.22.32.42.5Ñðåäíèå çíà÷åíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ñòàòèñòè÷åñêàÿ íåçàâèñèìîñòü è çàêîí áîëüøèõ ÷èñåë×èñëî ñîñòîÿíèé, ïëîòíîñòü ÷èñëà ñîñòîÿíèé . . . . .Ñòàòèñòè÷åñêàÿ ýíòðîïèÿ . . .
. . . . . . . . . . . . . .Òðè ïðèìåðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.5.1 N ñïèíîâ â ìàãíèòíîì ïîëå . . . . . . . . . . . .2.5.2 N îñöèëëÿòîðîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.5.3 Èäåàëüíûé ãàç . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .........................................................55567781012151818192022252526273 Ëåêöèÿ 3. Î ñòàòñóììå, ðàñïðåäåëåíèÿõ...284 Ëåêöèÿ 4. Î çàêîíå âîçðàñòàíèÿ ýíòðîïèè...383.13.23.34.14.2Ñòàòèñòè÷åñêàÿ ñóììà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Íåðàâíîâåñíàÿ ýíòðîïèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Çàêîí âîçðàñòàíèÿ ýíòðîïèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Òåîðåìà Íåðíñòà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Ëåêöèÿ 5. Âòîðè÷íîå êâàíòîâàíèå êîëåáàíèé ðåøåòêè5.15.25.35.4Âòîðè÷íîå êâàíòîâàíèå êîëåáàíèé ðåøåòêè . . . . . . .Ìàòåìàòè÷åñêîå ââåäåíèå â òåîðèþ ðåøåòêè . . .
. . . .Ñïåêòð êîëåáàíèé êóáè÷åñêèõ ðåøåòîê. Íåóñòîé÷èâîñòüÏëîòíîñòü ñîñòîÿíèé ôîíîíîâ. Òî÷êè Âàí-Õîâà . . . . .........................283136384141414951556 Ëåêöèÿ 6. Âòîðè÷íîå êâàíòîâàíèå ýëåêòðîíîâ567 Ëåêöèÿ 7. Èäåàëüíûé áîçå-ãàç656.16.27.17.27.3Ôåðìèîíû âî âòîðè÷íîì êâàíòîâàíèè .
. . . . . . . . . . . . . . .Ìîäåëü Ãåéçåíáåðãà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ñõåìà âû÷èñëåíèé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ðàñïðåäåëåíèå Áîçå-Ýéíøòåéíà, áîçå-êîíäåíñàöèÿ . . . . . . . . .Òåðìîäèíàìèêà áîçå-ãàçà . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .256636567697.4×åòûðå ïðèìåðà7.4.1 Çàäà÷à 1.7.4.2 Çàäà÷à 2.7.4.3 Çàäà÷à 3.7.4.4 Çàäà÷à 4..................................................................................................................................................71717172748 Ëåêöèÿ 8. Èäåàëüíûé ôåðìè-ãàç759 Ëåêöèÿ 9. Íåèäåàëüíûé áîçå-ãàç ïðè íóëåâîé òåìïåðàòóðå958.18.28.39.19.29.3Òåðìîäèíàìèêà ôåðìè-ãàçà . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ìàãíåòèçì ýëåêòðîííîãî ãàçà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ýëåêòðîí â ïåðèîäè÷åñêîé êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå . . . . . . . .Íåèäåàëüíûé áîçå-ãàç ïðè íóëåâîé òåìïåðàòóðå . . . . .
. . . . . .Òåîðèÿ Êàñòèíà-Äóìà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ñâåðõòåêó÷èé ãàç ïðè íóëåâîé òåìïåðàòóðå â ëîâóøêàõ . . . . . .9.3.1 Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9.3.2 A1. Íåëèíåéíîå óðàâíåíèå Øðåäèíãåðà, êîíäåíñàò, óðàâíåíèå Ãðîññà-Ïèòàåâñêîãî . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .9.3.3 À2 Ýëåìåíòàðíûå âîçáóæäåíèÿ íåèäåàëüíîãî áîçå-ãàçà.Ñâåðõòåêó÷åñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9.3.4 3À. Ýíåðãèÿ è âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ . . .9.3.5 À4. Ñîëèòîíû è ñòàöèîíàðíûé ýôôåêò Äæîçåôñîíà . . . .9.3.6 À5. Ðåøåòî÷íûé ãàç . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .9.3.7 À6. Ïðÿìîå íàáëþäåíèå êîýôôèöèåíòîâ áîãîëþáîâñêîãîïðåîáðàçîâàíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9.3.8 Â1 Óðàâíåíèå Ãðîññà-Ïèòàåâñêîãî äëÿ ãàçà â ìàãíèòíîé ëîâóøêå. Îñíîâíîå ñîñòîÿíèå â ïðèáëèæåíèè Òîìàñà-Ôåðìè .9.3.9 Â2. "Ãèäðîäèíàìè÷åñêèå óðàâíåíèÿ"áîçå-ãàçà ïðè íóëåâîéòåìïåðàòóðå. Âîçáóæäåíèÿ êîíäåíñàòà â ëîâóøêàõ . . . .
.9.3.10 Â3. Îñöèëëÿöèè îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ . . . . . . . . . . . . .9.3.11 Â4. Èçëó÷åíèå áîãîëþáîâñêèõ âîçáóæäåíèé â îñöèëëèðóþùåì ãàçå, îáóñëîâëåííîå ñòàòè÷åñêèì äåôåêòîì . . . . . . .9.3.12 Â5. ×åðåíêîâñêîå èçëó÷åíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . .9.3.13 Â6. Ïàðàìåòðè÷åñêèé ðåçîíàíñ . . . .
. . . . . . . . . . . .10 Ëåêöèÿ 10. Êîëëåêòèâíûå âîçáóæäåíèÿ â òâåðäûõ òåëàõ10.110.210.310.4Ìîäåëü æåëå êîëëåêòèâíûå âîçáóæäåíèÿ â ìåòàëëàõÝêñèòîí Ìîòòà â ïîëóïðîâîäíèêàõ . . . . . . . . . . .Ýêñèòîí Ôðåíêåëÿ â ìîëåêóëÿðíûõ êðèñòàëëàõ . .
. .Ïîëÿðîí â äèýëåêòðèêàõ . . . . . . . . . . . . . . . . .............................7579889510811111111211411811912112212312412612713313513813814414514711 Ëåêöèÿ 11. Âîçáóæäåíèÿ ôåðìè-æèäêîñòè15112 Ëåêöèÿ 12. Ôåððîìàãíèòíûå ìàãíîíû15912.1 Ôåððîìàãíåòèçì è ñïèíîâûå âîëíû â ïðèáëèæåíèè ñàìîñîãëàñîâàííîãî ïîëÿ .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12.2 Ïðåîáðàçîâàíèå Õîëñòåéíà-Ïðèìàêîâà, çàêîí äèñïåðñèè ìàãíîíîâ315916512.3 Ìàãíîííàÿ òåïëîåìêîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . .12.4 Îäíîìåðíàÿ çàäà÷à Èçèíãà è ìåòîä òðàíñôåðìàòðèöûøåíèå) . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12.5 Òåîðåìà Ãîëäñòîóíà è ñïèíîâûå âîëíû . . . . . . . . .. . . . . . .(òî÷íîå ðå. . . . . . .. . . . . . .13 Ëåêöèÿ 13. Ñâåðõïðîâîäèìîñòü I - ôåíîìåíîëîãèÿ13.1 Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13.2 Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ñâåðõïðîâîäíèêîâ . . . . . .
. . . . . . .13.2.1 Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ñâåðõïðîâîäíèêîâ ïåðâîãî ðîäà .13.2.2 Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ñâåðõïðîâîäíèêîâ âòîðîãî ðîäà.13.3 Òåðìîäèíàìèêà ñâåðõïðîâîäíèêîâ . . . . . . . . . . . . . . . .13.3.1 Êðèòè÷åñêîå ïîëå äëÿ ñâåðõïðîâîäíèêà ïåðâîãî ðîäà1 .13.3.2 Ýíòðîïèÿ è òåïëîåìêîñòü ñâåðõïðîâîäíèêà . . . . . .13.4 Òåðìîäèíàìè÷åñêèå ïîòåíöèàëû . . . . . . . . . . . .
. . . . .13.5 Óðàâíåíèå Ëîíäîíîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13.6 Ýôôåêò Ìåéññíåðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13.7 Êîãäà ñïðàâåäëèâî óðàâíåíèå Ëîíäîíîâ? . . . . . . . . . . . .13.8 Ñâÿçü ìåæäó B è H â ïðîìåæóòî÷íîì ñîñòîÿíèè . . . . . . .13.9 Óðàâíåíèå Ãèíçáóðãà Ëàíäàó .
. . . . . . . . . . . . . . . .13.10 Ãðàíèöà ìåæäó íîðìàëüíîé è ñâåðõïðîâîäÿùåé ôàçàìè . .13.11 Êâàíòîâàíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà . . . . . . . . . . . . . . . .13.12 Õàðàêòåðíûå ìàñøòàáû äëèí â ñâåðõïðîâîäíèêå . . . . . . .13.13 Âèõðè Àáðèêîñîâà . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .13.13.1 Îäèíî÷íûé âèõðü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13.13.2 Ïåðâîå êðèòè÷åñêîå ïîëå . . . . . . . . . . . . . . . . .13.13.3 Âòîðîå êðèòè÷åñêîå ïîëå . . . . . . . . . . . . . . . . .13.14 Ýôôåêòû Äæîçåôñîíà . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . ...........................................14 Ëåêöèÿ 14. Ñâåðõïðîâîäèìîñòü II - ìèêðîñêîïè÷åñêàÿ òåîðèÿ14.114.214.314.414.514.614.714.8Ãàìèëüòîíèàí è óðàâíåíèå äâèæåíèÿ . . . . . . .Ôåíîìåí Êóïåðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Óðàâíåíèÿ Áîãîëþáîâà-Äå Æåíà .
. . . . . . . .Ýíåðãèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ . . . . . . . . . . . .Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ýíåðãåòè÷åñêîé ùåëèÝëåìåíòàðíûå âîçáóæäåíèÿ è ñâåðõïðîâîäèìîñòüÍåçàòóõàþùèé ýëåêòðè÷åñêèé òîê. . . . . . . . .Òåïëîåìêîñòü ñâåðõïðîâîäíèêà . . . . . . . . . .
......................................................................................................1681681701741741751751761761761771781801811841851871921931941951951971992002012022042052122142152162201 Îáðàòèì âíèìàíèå, ÷òî â ýòîì ðàçäåëå ìû íå èíòåðåñóåìñÿ ïðèïîâåðõíîñòíûìè ýôôåòàìè âñëîå òîùèíîé ïîðÿäêà ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ λ. Ïîýòîìó, åñòåñòâåííî, ðàçìåð îáðàçöà L À λè ïîëó÷åííûå ñîîòíîøåíèÿ èìåþò òî÷íîñòü λ/L.4Ëåêöèÿ 1. Òåðìîäèíàìèêà1Ëåêöèÿ 1. ÒåðìîäèíàìèêàÊîðîòêî ïåðå÷èñëèì îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ òåðìîäèíàìèêè.Òåðìîäèíàìèêà íàóêà ôåíîìåíîëîãè÷åñêàÿ. Îíà îïèðàåòñÿ íà àêñèîìû, êîòîðûå âûðàæàþò îáîáùåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàåìûõ ñâîéñòâ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ñèñòåì òåë, ñðåä, ñîñòîÿùèõ èç î÷åíü áîëüøîãî ÷èñëà N ÷àñòèö (èëèâîëí) è íàõîäÿùèõñÿ â ñîñòîÿíèè òåðìîäèíàìè÷åñêîãî (ìåõàíè÷åñêîãî, õèìè÷åñêîãî) ðàâíîâåñèÿ èëè â íåðàâíîâåñíîì ñîñòîÿíèè, áëèçêîì ê ðàâíîâåñíîìó.1.1 Òåðìîäèíàìè÷åñêèå âåëè÷èíû ïåðâóþ î÷åðåäü òåðìîäèíàìèêà èñïîëüçóåò âàæíåéøèå ïîíÿòèÿ ìåõàíèêè, òàêèå êàê çàìêíóòàÿ ñèñòåìà è àääèòèâíûå èíòåãðàëû äâèæåíèÿ.Çàìêíóòàÿ ñèñòåìà ýòî ìàêðîñêîïè÷åñêîå òåëî, êîòîðîå íàõîäèòñÿ â ñòàöèîíàðíûõ âíåøíèõ óñëîâèÿõ è íå âçàèìîäåéñòâóåò ñ äðóãèìè òåëàìè.
Çàìêíóòàÿñèñòåìà ñîñòîèò èç áîëüøîãî ÷èñëà ïîäñèñòåì ìàêðîñêîïè÷åñêèõ òåë, âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó êîòîðûìè äîñòàòî÷íî ìàëî, ÷òîáû ìîæíî áûëî íå ó÷èòûâàòüâçàèìíîãî âëèÿíèÿ íà âíóòðåííèå ñâîéñòâà ïîäñèñòåì, íî äîñòàòî÷íî áîëüøîå,÷òîáû ìîãëà ïðîèçîéòè ðåëàêñàöèÿ âñåé çàìêíóòîé ñèñòåìû ê ïîëíîìó ðàâíîâåñèþ.  ïðîñòåéøåì ñëó÷àå ïîäñèñòåìû ðàçëè÷àþòñÿ òîëüêî ïîëîæåíèåì â ïðîñòðàíñòâå è ÷èñëîì ÷àñòèö, íî ìîãóò íàõîäèòüñÿ â ðàçíûõ àãðåãàòíûõ ñîñòîÿíèÿõ(íàïðèìåð, æèäêîñòü è ïàð) èëè ïðîíèêàòü äðóã â äðóãà (êàê ýëåêòðîíû è êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåøåòêà èç èîíîâ â ìåòàëëå). Àääèòèâíûå èíòåãðàëû äâèæåíèÿ ñîõðàíÿþùèåñÿ âî âðåìåíè âåëè÷èíû, êîòîðûå äëÿ çàìêíóòîé ñèñòåìû ðàâíûñóììå èõ çíà÷åíèé äëÿ ïîäñèñòåì.
Äëÿ ãàçà è æèäêîñòè â çàìêíóòîì ñîñóäå ýòî ýíåðãèÿ E , îáúåì V è ÷èñëî ÷àñòèö N . Ýíåðãèÿ îñíîâíîãî ñîñòîÿíèÿ, ò.å.ìèíèìàëüíàÿ ýíåðãèÿ òåëà ïðèíèìàåòñÿ ðàâíîé íóëþ. Àääèòèâíûå èíòåãðàëûäâèæåíèÿ è ëþáûå ôóíêöèè îò íèõ íàçûâàþòñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèìè âåëè÷èíàìè. Òåðìîäèíàìè÷åñêàÿ âåëè÷èíà, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåò ëîêàëüíûå ñâîéñòâàñðåäû, íàçûâàåòñÿ èíòåíñèâíîé âåëè÷èíîé (â ïðîòèâîïîëîæíîñòü èíòåíñèâíûì,àääèòèâíûå âåëè÷èíû íàçûâàþò òàêæå ýêñòåíñèâíûìè).