什么是费米能级不懂的人不要摘抄,自己明白的前提下回答.

什么是费米能级不懂的人不要摘抄,自己明白的前提下回答.
什么是费米能级
不懂的人不要摘抄,自己明白的前提下回答.

什么是费米能级不懂的人不要摘抄,自己明白的前提下回答.
费米能级是绝对零度时电子的最高能级.
如果真的想了解一些,建议咬牙看一看,我觉得我写的比较不好理解,物理本来就是这样.
我就从最简单的自由电子气体模型来解释.
自由粒子的波函数是平面波,波动方程是f(r)=(1/V^0.5)*Exp(i k*r)
k是平面波波矢,电子能量是E=(hk)^2/2m (这个h是除以2PI后的那个普朗克常数,原来表示此量的符号太不好找了)
可以看出,电子对于取不同的k时,可以处在不同能量状态.
下面引入k空间,尽量理解.
一般用周期性边界条件,f(x y z)=f(x+L y z)=f(x y+L z)=f(x y z+L )确定k的取值
kx=(2PI/L)Nx
ky=(2PI/L)Ny
kz=(2PI/L)Nz
Nx Ny Nz是整数,因此把k看作空间矢量,在k空间中,k只能取一个个分立的点.你可以想象以kx ky kz3个方向建立坐标系,因为Nx Ny Nz是整数,kx ky kz只能取到一个个点.就比如Nx是整数,永远不会有kx=(2PI/L)*0.4处被取到.
每个点代表一种k的取值,前面有说过,每个k都对应电子的不同能量状态,E=(hk)^2/2m ,这些能量状态也因为k的分立取值而只能分立出现,就是能级.
把电子放在k空间的各个点上,代表电子处在那个k值的状态,也对应一个能量状态,即处在该能级上.
因为泡利不相容原理,每个态上只可以放2个电子,(自旋相反)不会有第3个跟他们在同一个状态(k空间的各个点)上.
现在有一个总共有N个电子的体系,各个电子都处于什么状态哪?粒子总是先占据能量小的能级,从kx=0ky=0kz=0开始(显然这时候能量最小,不过这个模型有点局限,你不必理了)kx=0ky=0kz=1.kx=33 ky=34 kz=34.反正越来越大,越来越往能量更大的高能级上添.最后第N个电子会处在最高能级上(能量最大),这个能级就是费米能级.
注意:
1 不在绝对零度的话,电子填充能级不是仅仅由泡利不相容原理决定,因此费米能级是绝对零度时,电子的最高能级.
2 通常宏观体系的电子数N很大,电子填充能级时,在k空间的占据态,也就是可以处在的那N/2的点,会形成一个球形,称为费米球.这很好想象,粒子总是先占据能量小的能级,离(0 0 0)越近的能级(哪个点)先占据,最后被占据的点肯定不会有"支出去"的,而是程球形.这个球面叫费米面,有时也说费米面上的能级是费米能级.我前面说"第N个电子会处在最高能级上(能量最大),这个能级就是费米能级"是为了理解方便,实际上第N个电子,不见得比N-1的能级高了,简单的看kx=0ky=0kz=1和kx=0ky=1kz=0和kx=1ky=0kz=0不是能量一样吗?当离(0 0 0)很远后,这种k不同但能量一样或近似一样的点会更多,形成一个近似的球面--费米面.一般就认为费米面上的能级就是最高能级--费米能级.
3 从费米分布函数角度解释也可以,费米分布函数给出了不在绝对0度的情况下各个能级被占据的几率,费米能级是本征态占据几率1/2的态对应能级在绝对0度的极限.你可以看黄昆先生的固体物理.
4 你问这个问题,应该是大学生了吧.对于f(x y z)=f(x+L y z)=f(x y+L z)=f(x y z+L )确定k的取值,可以自己计算一下.波动方程只是为了得出能级概念,并不需要注意,解法可以去看量子力学.

就一个由费米子组成的微观体系而言，每个费米子都处在各自的量子能态上。现在假想 把所有的费米子 从这些量子态上移开。之后再把这些费米子按照一定的规则（例如泡利原理等）填充在各个可供占据的量子能态上，并且这种填充过程中每个费米子都占据 最低的可供占据的 量子态。最后一个费米子占据着的量子态 即可粗略理解为 费米能级。
（费米子可以是电子、质子、中子 等。）...

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就一个由费米子组成的微观体系而言，每个费米子都处在各自的量子能态上。现在假想 把所有的费米子 从这些量子态上移开。之后再把这些费米子按照一定的规则（例如泡利原理等）填充在各个可供占据的量子能态上，并且这种填充过程中每个费米子都占据 最低的可供占据的 量子态。最后一个费米子占据着的量子态 即可粗略理解为 费米能级。
（费米子可以是电子、质子、中子 等。）

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我举报一楼是抄来的 不行搂主可以看一下 百度百科http://baike.baidu.com/view/483822.htm

粒子可以分为费米子和玻色子。他们之间的区别在于自选是否为偶数倍。其中费米子遵从泡利不相容原理，就是每个能级只能由一个费米子所占领。这是所谓的费米能级。所以才有的电子轨道。

费米能级是绝对零度下电子的最高能级

从统计上讲，费米能及就是一个热力学系统的化学势。对于半导体而言，在一个简并系统中（如电子），粒子服从费米分布或者波尔兹曼分布，并占据各个量子态（能级）；高于费米能级的量子态被占据的概率为0（很小），能量低于费米能级的量子态被占据的概率为1（较大）；因此费米能级实际上是在统计分布函数处理中衍生出来为了表示量子态被占据的概率的虚拟能级，一般半导体的费米能级在禁带中。...

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从统计上讲，费米能及就是一个热力学系统的化学势。对于半导体而言，在一个简并系统中（如电子），粒子服从费米分布或者波尔兹曼分布，并占据各个量子态（能级）；高于费米能级的量子态被占据的概率为0（很小），能量低于费米能级的量子态被占据的概率为1（较大）；因此费米能级实际上是在统计分布函数处理中衍生出来为了表示量子态被占据的概率的虚拟能级，一般半导体的费米能级在禁带中。

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可以结合原子结构理解.
电子在原子结构中的排列采用从里到外层层排列.电子所具有的能量有电子的运动所决定,运动越少,能量越低,运动越多,能量越大.所以电子的能量排列也是有小到大,从里到外,层层排列.
电子运动从能量角度来说,具有懒惰的特性,它能在运动量小的位置,决不往运动量大的位置跑.所以总是先排列完能量小的,里层的位置,再往外排列.
以上是电子在原子结构中的自然排列.

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可以结合原子结构理解.
电子在原子结构中的排列采用从里到外层层排列.电子所具有的能量有电子的运动所决定,运动越少,能量越低,运动越多,能量越大.所以电子的能量排列也是有小到大,从里到外,层层排列.
电子运动从能量角度来说,具有懒惰的特性,它能在运动量小的位置,决不往运动量大的位置跑.所以总是先排列完能量小的,里层的位置,再往外排列.
以上是电子在原子结构中的自然排列.
当遇到外界能量时,电子获得外界能量(如热能量,光能量等)电子的能量有所增加,运动速度加大,运动轨迹向外拓展.当所获得的能量足以摆脱原子核的束缚时,便跃迁到向外邻近的位置上.即称之为跃迁.
当电子向外界散发能量时,由于电子的能量在减少,所以它具有从外层的位置向内层的位置迁移的运动趋势,一旦有了空着的位置,他便有外层的位置,回迁到邻近的里层位置上来.
电子的运动方式有三种:自发辐射,受激辐射,受激吸收.

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哈哈2楼的太厉害了