爱因斯坦模型

科技工作者之家 2020-11-17

爱因斯坦模型是一种固体模型,基于三种假设:1.晶格中的每一个原子都是三维量子谐振子;2.原子不互相作用;3.所有的原子都以相同的频率振动(与德拜模型不同)。

第一个假设是相当准确的,而第二个假设则不是。如果原子真的不互相作用,那么声波就不会在固体内传播。

简介爱因斯坦模型是一种固体模型,基于三种假设:

晶格中的每一个原子都是三维量子谐振子;

原子不互相作用;

所有的原子都以相同的频率振动(与德拜模型不同)。

第一个假设是相当准确的,而第二个假设则不是。如果原子真的不互相作用,那么声波就不会在固体内传播。1

历史上的影响原先的理论是由爱因斯坦在1907年提出的,具有很大的历史相关性。由杜隆-珀蒂定律所预言的固体的热容已经知道是与经典力学一致的。然而,低温下的实验观察表明,热容在绝对零度时趋于零,在高温时单调增加到杜隆-珀蒂定律的预言。利用普朗克的量子化假设,爱因斯坦第一次能够预言所观察到的实验趋势。与光电效应在一起,这成为需要量子化的最重要的证据之一(值得注意的是,爱因斯坦是在现代量子力学的出现的许多年之前解决了量子谐振子问题)。尽管它成功了,但是爱因斯坦却错误预言为指数趋近于零,而正确的表现则是遵守幂定律。这个缺陷后来由德拜模型在1912年纠正。1

德拜模型在热力学和固体物理学中,德拜模型(英语:Debye model)是由彼得·德拜在1912年提出的方法,用于估算声子对固体的比热(热容)的贡献。它把原子晶格的振动(热)视为盒中的声子,这与爱因斯坦模型不同,后者把固体视为许多单独的、不相互作用的量子谐振子。德拜模型正确地预言了低温时固体的热容,与成正比。就像爱因斯坦模型一样,它在高温时也与杜隆-珀蒂定律相符合。但由于模型的假设过于简化,它在中间的温度不太准确。1

热容量热容量(英语:heat capacity)是用以衡量物质所包含的热量的物理量,用符号C表示。热容量的定义是一定量的物质在一定条件下温度升高1度所需要的热,其公式为:

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学

科技工作者之家

科技工作者之家APP是专注科技人才,知识分享与人才交流的服务平台。