简并电子气英文解释翻译、简并电子气的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 degenerate electron gas

分词翻译：

简的英语翻译：

bamboo slips for writing on; brief; letter; ******

并的英语翻译：

combine; equally

电子气的英语翻译：

【化】 electron gas

专业解析

简并电子气（Degenerate Electron Gas）是指高密度下电子因遵循泡利不相容原理而呈现的量子态，其行为由费米-狄拉克统计主导而非经典统计。以下是详细解释：

一、核心概念

简并性（Degeneracy）
当电子气的密度极高时，其热德布罗意波长与粒子间距相当，量子效应超越热运动，电子占据高能态形成"简并态"。此时电子气能量主要由费米能（(E_F)）决定，满足：

$$ E_F = frac{hbar}{2m_e} (3pi n)^{2/3} $$

其中 (n) 为电子数密度，(m_e) 为电子质量。
简并条件
当温度 (T) 远低于费米温度 (T_F = E_F / k_B)（(k_B) 为玻尔兹曼常数）时，电子气处于简并态。例如金属中 (T_F sim 10-10 text{K})，远高于室温，故金属电子始终简并。

二、物理特性

量子压力主导：简并电子产生排斥性压力，抵抗引力坍缩（如白矮星依靠电子简并压维持平衡）。
导电性：金属中简并电子形成费米海，仅费米面附近电子参与导电，解释其高电导率。
比热异常：简并电子对热容贡献极小（(propto T)），与经典气体（(propto T^{3/2})）截然不同。

三、典型应用

天体物理：白矮星内部电子简并压支撑恒星残骸（Chandrasekhar 极限 (approx 1.4 M_odot)）。
凝聚态物理：金属与半导体中的自由电子模型（如索末菲模型）依赖简并电子气假设。
量子流体：低温下(text{He})等费米子体系呈现类似行为。

四、中英文术语对照

中文	英文
简并电子气	Degenerate Electron Gas
费米能	Fermi Energy
泡利不相容原理	Pauli Exclusion Principle
简并压	Degeneracy Pressure

权威参考来源

Kittel, C. Introduction to Solid State Physics (8th ed.)
第7章详细推导简并电子气的热力学与输运性质。ISBN: 978-0471415268。

Shu, F. H. The Physics of Astrophysics Vol.2
第3章论述白矮星中的电子简并压机制。ISBN: 0-935702-65-2。

Ashcroft, N. & Mermin, N. Solid State Physics
费米面与金属电子理论经典教材。ISBN: 978-0030839931。

网络扩展解释

简并电子气是量子力学中描述高密度电子状态的重要概念，其核心特征在于电子遵循泡利不相容原理，导致量子效应显著。以下是详细解释：

1.基本定义

简并电子气指高密度自由电子组成的系统，其行为需用量子统计（费米-狄拉克统计）而非经典统计描述。这类电子因密度极高，量子效应（如能量量子化、波函数重叠）占主导，无法用经典理论解释。

2.形成条件

低温或高密度：当温度远低于费米温度（如室温下金属中的电子），或电子密度极高时，电子动能主要由量子效应决定，系统进入简并态。
能量简并：电子占据的量子态能量接近，导致多个不同量子态具有相同能量（即简并态）。

3.物理特性

简并压力：因泡利原理限制，电子无法全部占据低能态，被迫进入高能态，产生抵抗压缩的巨大压力。这种压力支撑了白矮星抵抗引力坍缩。
费米能级：绝对零度时，电子填满从最低能级到费米能级（$epsilon_F$）的所有状态，此时电子平均能量仍显著（与经典理论预测的零能量不同）。

4.典型应用

金属中的自由电子：金属内部电子形成简并电子气，解释了其导电性、导热性及高电子比热容。
天体物理：白矮星内部因巨大压力，原子核与电子分离，形成简并电子气，提供对抗引力的简并压力。

5.数学描述

在三维势阱中，电子波函数需满足薛定谔方程及周期性边界条件，推导出费米能级公式： $$ epsilon_F = frac{hbar}{2m} left( frac{3pi N}{V} right)^{2/3} $$ 其中$N/V$为电子数密度，$m$为电子质量。

简并电子气是量子统计的典型范例，其特性深刻影响凝聚态物理和天体物理。如需扩展，可参考来源：（电子气分类）、（简并性定量分析）。