Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Функция распределения электронов

Название: Функция распределения электронов
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Добавлен 16:46:36 17 августа 2005 Похожие работы
Просмотров: 94 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

Функции распределении и уравнение Лиувилля.

Плазмой обычно называют систему, состоящую из N частиц, из которых, по крайней мере, часть обладает электрическим зарядомом. В наиболее общем случае плазма состоит из положительных и отрицательных ионов, свободных электронов и нейтральных молекул, находящихся п различных возбужденных состояниях. Безусловно, такие системы являются очень сложными вследствие разнообразных процессов, протекающих в них.

Далее рассмотрим упрощен­ную модель—плазму, состоящую из смеси только заряженных частиц. Предположим, что всего имеется s сортов частиц; индексом


или обозначается сорт частиц. Пусть — число частиц сорта , тогда полное число частиц равно:

Электрические свойства частиц сорта характеризуются заря­дом , а динамические — массой . Обозначив через поло­жение j-й частицы сорта , а через ее импульс, гамильтониан для такой системы можно записать следую-щим образом:


(1)

где

(2)

Гамильтониан (1) описывает полностью ионизованную плаз­му, которую можно рассматривать как предельное состояние в том смысле, в каком идеальный газ является предельным состоя­нием реального газа. Однако для вычислении даже этот гамиль­тониан является весьма сложным. Эта сложность связана глав­ным образом с громоздкостью записи: наличие нескольких сортов частиц обязательно приводит к очень громоздким выражениям, в которых каждая буква снабжена большим числом верхних и нижних индексов. Такие трудности обычно не являются прин­ципиальными и их можно обойти путем выбора еще более про­стои модели, рассматривающей плазму как однокомпонентный газ заряженных частиц. Однако, чтобы быть ближе к действитель­ности, мы должны в этом случае предположить, что заряженные частицы двигаются через среду, которая обладает противополож­ным зарядом и полностью нейтрализует полный заряд газа . Гамильтониан такой системы можно записать в виде:


(3)

Этот гамильтониан описывает систему частиц, взаимодействую­щих по закону центральных парных сил с потенциалом , где е2 —квадрат заряда (валентность частиц для простоты счи­тается равной единице). При этом потенциальная энергия взаимо­действия имеет вид:


(4)

Заметим, что рассмотрения, проводимые в данной курсовой, не ограничиваются только случаем плазмы, а могут быть применены к любой системе, гамильтониан которой записывается в виде (3). В общем случае параметр е2 не имеет уже смысла электрического заряда; он является просто некоторой величиной, характеризующей силу взаимодействия. Однако оказывается удобным сохранить обо­значение е2 также и в общем случае.

Следует отметить, что гамильтонианы (1) и (3) описывают газ (или плазму) в отсутствие каких-либо внешних полей. В этой части книги мы будем касаться только таких простых систем. Формальное распространение теории на случай наличия внешних полей обычно осуществляется весьма просто.

Гамильтониан (1) или (3) содержит полное динамическое описание плазмы. Из него можно вывести точные динамические уравнения движения:


(5)

Однако, даже если бы мы попытались решать эти уравнения, нам пришлось бы отказаться от этой мысли с самого начала. В нашем распоряжении имеется система 6N нелинейных дифференциаль­ных уравнений, где N — величина порядка . Следует ясно понимать, что трудности связаны не только с громоздкостью вычи-слений. Даже если бы мы могли представить себе вычисли­тельную машину, которая смогла бы решить уравнения (5), то это решение было бы абсолютно бесполезным. Действительно,чтобы придать смысл уравнениям (5), мы должны дополнить их набором из 6N начальных условий. Одновременно измерить положения и импульсы 1023 частиц или создать такую систему, в которой положения и импульсы, всех частиц имели бы заранее установленные значения,— это абсолютно невероятно для чело­веческих возможностей. Поэтому точное формальное решение (5) было бы бесполезным при исследовании любых физических процессов.

Таким образом, нам нужно ввести такое понятие, которое бы возможно ближе соответствовало макроскопическим фактам. Таким понятием является понятие ансамбля, введенное Гиббсом. Вместо рассмотрения одной-единственной системы мы будем исследовать набор систем, которые динамически идентичны (т. о. имеют один и тот же гамильтониан), но отличаются друг от друга начальными условиями. Естественной системой координат для описания таких систем является пространство 6N-измерснии, называемое фазовым пространством, координатами в котором являются положения и импульсы 6N частиц. Такой системе в задан­ном состоянии движения будет соответствовать точка в фа­зовом пространстве. Динамическое поведение системы пред­ставляется движением этой точки вдоль траектории в фазовом про­странстве. Следовательно, ансамблю, представляющему реальную систему, соответствует «облако» точек в фазовом пространстве, которые обычно считаются непрерывно распределенными. Мате­матическое описание ансамбля дается функцией, соответствую­щей плотности «облака» в каждой точке фазового пространства:


Эту функцию назовем N-частичной функцией распределения. Здесь следует, может быть, подчеркнуть, что это описание движе­ния отличается от описания, основанного на гамильтониане (5). Координаты х i и импульсы р i теперь являются независимыми пере­менными и уже не считаются функциями времени; поведение системы характеризуется изменением во времени плотности в данной точке фазового пространства .

В дальнейшем нам часто будет необходима более простая запись этой функции, или вообще любой функции F,зависящей от N импульсов и N координат. Мы будем постоянно пользоваться следующей записью:


В тех случаях, когда не могут возникнуть недоразумения, для обозначения совокупности всех импульсов от pi до pN мы будем использовать букву р.

Согласно хорошо известной в классической механике [1] теоремы Лиувилля, «облако», соответствующее ансамблю, дви­жется как несжимаемая жидкость и, следовательно, удовлетворяет уравнению непрерывности в фазовом пространстве:


или, используя уравнения Гамильтона (5),


(6)

Второй член в этом уравнении представляет собой скобки Пуассона и определяется соотношением:


(7)

Подставляя гамильтониан для однокомпонентного газа (3) в уравнение (6), получаем следующее уравнение Лиувилля:


(8)

где v j = p j /m. Заметим, что в то время как в гамильтоновом фор­мализме естественными переменными являются импульсы р j , в формулах, связывающих микроскопические величины с макроскопическими,более удобными оказываются скорости vj . Поэтому в дальнейшем всюду мы будем пользоваться переменными vj вместо р j . Если отсут­ствует магнитное поле и релятивистскими эффектами можно пре­небречь, эта замена является тривиальной. N-частичная функция распределения считается функцией координат, скоростей и вре­мени:


Соответствующая замена переменных произведена непосредст­венно в уравнении (8). В дальнейшем мы всегда будем пользоваться следующими сокращенными обозначениями:

(9)

Уравнение Лиувилля в этих обозначениях записывается в виде:


(10)

Из уравнения (10) следует, что интеграл от функции f N по всем координатам и скоростям является постоянным во времени. Поэтому функцию f N можно нормировать следующим образом:


(11)

После такого формального введения уравнения Лиувилля мы должны дать физическую интерпретацию понятия ансамбля. Среди авторов, обсуждавших эту проблему в литературе, до сих пор имеются некоторые разногласия, в особенности эти разно­гласия касаются известной эргодической теоремы [2]. Мы не хотим здесь вдаваться в подробности этой весьма бесплодной дискуссии, тем более что недавно были высказаны некоторые сом­нения в применимости этой теоремы к реальным физическим системам [З]. Мы будем считать, что для макроскопического наблю­дателя невозможно по одному измерению получить сведения о системе, первоначальное состояние которой определено «макро­скопически» (мы ниже вернемся еще к понятию «макроскопическое определение»). Единственное, что можно предсказать, это средний результат на основе большого числа измерений, полученных для одной и той же макроскопической системы. Предположим, что это среднее значение имеет вес, равный функции распределения f N . Эта функция для момента времени t=0 должна быть построе­на так, чтобы она согласовывалась с имеющейся макроскопической информацией о системе. Однако вследствие большого числа частиц в системе результат любого измерения будет очень близок к сред­нему значению измеряемой величины для ансамбля (ошибка приблизительно порядка N-1 ). Последнее утверждение никогда не доказывается, но является вполне естественным.

Из этого обсуждения можно сделать следующий вывод: наблю­даемое значение любой макроскопической динамической вeличины есть среднее значение соответствующей микроскопической величины с весом f N :


(12)

Заметим теперь, что информация, заключенная в f N , в действительности оказы-вается излишней. Для всех величин, характери­зующих макроскопическое состояние системы, таких, как плот­ность, гидродинамическая скорость и т. д., величина А (х, v) является функцией положения и скорости очень небольшого числа частиц (скажем, одной, двух и т. д.) по сравнению с полным числом частиц системы. Поэтому весом для функции А в (12) в действи­тельности является интеграл от f N , по всем частицам, за исключе­нием тех, от которых зависит А. Такие интегралы называются приве-денными, s-частичными функциями распределения. Опреде­ляются они формулой:


(13)

Множитель N!/(N-s)! является удобным по следующим причи­нам. Если интерпретировать f N как вероятность, то функция f s определенная без такого множителя, соответствовала бы вероят­ности нахождения определенной частицы 1 в точке (x1 ,v1 ), части­цы 2 в точке (x2 ,v2 ) и т. д. Однако в больших физических систе­мах из одинаковых частиц все частицы равноправны; данные макроскопические свойства определяются набором частиц в целом независимо от их нумерации. Поэтому удобно умножать интеграл от функции f N на такой множитель, который представлял бы число способов выбора s частиц из полного числа частиц N.

Наиболее важные макроскопические величины выражаются через эти функции так [4, 5]:

Плотность в точке x


(14)

Локальная (гидродинамическая) скорость в точке х


(15)

Локальная плотность энергии в точке x


(16)

Корреляция плотности между точками x и x’


(17)

В дальнейшем будут определены другие средние величины:

В многокомпонентных системах необходимо дополнительно определить приведенные функции распределения. В системе, состоящей из s компонент, имеется s типов одночастичных распределений:


Это обозначение, очевидно, относится к частице 1 типа s. Аналогично имеется всего 1/2s (s + 1) типов двухчастичных распределений:


Эта функция соответствует распределению частицы 1 типа s и частицы 2 типа s’. Обобщение определений (14) — (16) в этом случае приводит к следую­щим соотношениям:


(14a)

Локальная скорость в точке х


(15a)

Локальная плотность энергии в точке х


(16a)

Рассмотрим еще три других типа приведенных функций рас­пределения: приведенную s-частичпую функцию распределения по скоростям,fs ; приведенную s-частичную функцию распреде­ления по координатам, ns ; приведенную г-частичиую по скоро­стям и s-частичную по координатам функцию распределения (s¹r).Эти функции определяются следующим образом:


(18)


(19)


(20)

Литература:

1.Р.Балеску “Статистическая механика заряженных частиц.”;

М.,”Мир” 1967г.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений21:46:56 18 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
13:48:36 24 ноября 2015

Работы, похожие на Реферат: Функция распределения электронов

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150758)
Комментарии (1839)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru