1.全同粒子组成的系统统计物理的目的:由微观量求宏观量,而宏观量与系统的微观状态数有关。理工学院物理系全同粒子组成的系统遵从全同性原理,即粒子不可分辨④。我们讨论近独立粒子组成的系统,即,强调相互作用弱到经充分长时间后系统处于平衡态。2.量子情形:玻色子(Boson)情形(系统):自旋量子数为整数,如光子(量子数为1),遵从全同性原理,交换任何两粒子构成系统新的微观状态,任一单粒子态对填充的粒子数无限制。理工学院物理系费米子(Fermion)自旋为半整数,如电子,遵从全同性原理和泡利不相容原理;任一单粒子态最多只能被一个粒子占据。理工学院物理系定域子系统(Localizedparticle)为Boltzmann系统,粒子可分辨,即经典情形。例1:一个二粒子系统,单粒子态有三个理工学院物理系系统状态Boson?Fermion?Boltzmann123?123?123AA???A???AB???AA???A???AB???AA??A???ABAA??????AB??AA?????BA?A?A??????AB?????????BA????????A?B????????B?A6?3?63.经典情形:粒子运动为轨道性的,可分辨理工学院物理系N粒子系统,每粒子自由度为rR个,r个NR个,Nr个R维空间2NR维Γ空间系统的一个微观态Γ空间的一个点空间N个点表示采用半经典近似:理工学院物理系粒子一个态在空间占体积,系统一个态在Γ空间占体积若已知代表点允许的空间体积,可计算出微观态数。问题讨论:1.半经典近似的根据。2.三种系统的特点。3.我们用到的量子力学基本原理有几个,是什么?理工学院物理系§1-3统计物理中的几个数学问题
SeveralMathematicalProblemsinStatisticalPhysics1.Basicconceptsaboutprobability2.Permutationscombinations3.Stirlingformula4.Severaldefiniteintegrals理工学院物理系1.Basicconceptsaboutprobability(1)事件(Events)理工学院物理系随机事件Random~互斥事件Exclusive~独立事件Independent~必然事件Inevitable~(2)几率(Probability)理工学院物理系性质:随机事件出现的几率满足(Ⅰ)(Ⅱ)相加性,互斥事件,或出现的几率为;(Ⅲ)归一性Normalization;(Ⅳ)相乘性,(3)随机变量(Variable)随机事件赋值后构成随机变量,分为离散性(discrete)和连续性(continuous)两种。理工学院物理系连续随机变量:事件在体积元中出现的几率为,为几率密度。可知:理工学院物理系(Ⅰ)为(Ⅲ)为,(Ⅱ)、(Ⅳ)请学生自己推广。(4)统计平均(Statisticalaverage)设物理量u为随机变量x的函数理工学院物理系离散型几率为,则,连续型(5)统计独立性(Independentpropertyofstatistics)理工学院物理系i为第一组事件(互斥)中的某一事件j为第二组事件(互斥)中的某一事件第一组与第二组相互独立,则若的可能取值为几率若的可能取值为几率《统计热力学》教学课件理工学院物理系主要参考书目:汪志诚