英语翻译：

【化】 Fermi(-Dirac) distribution

分词翻译：

费米的英语翻译：

Fermi
【化】 femtometre (fm); fermi

分布的英语翻译：

【化】 distribution
【医】 distribution; supply

专业解析

费米分布（Fermi distribution）是量子统计物理学中描述费米子粒子在热平衡状态下能级占据概率的核心函数，其英文对应术语为"Fermi-Dirac distribution"。该分布遵循泡利不相容原理，即每个量子态最多被一个费米子占据。

数学表达式为： $$ f(E) = frac{1}{e^{(E-mu)/(k_B T)} + 1} $$ 其中$mu$为化学势，$k_B$是玻尔兹曼常数，$T$为系统温度。当温度趋近绝对零度时，分布函数退化为阶跃函数，此时所有低于费米能级$E_F$的态均被填满。

该分布在以下领域具有关键应用价值：

1. 金属电子理论：解释导电材料的电子输运特性（来源：Ashcroft & Mermin《固体物理基础》）
2. 半导体物理：决定载流子浓度分布规律（来源：Kittel《固体物理导论》）
3. 白矮星物质状态：描述极端密度下的电子简并压（来源：Shapiro《黑洞、白矮星和中子星》）

在纳米器件设计和低温物理实验中，该分布的量子限制效应表现尤为显著。最新研究表明，通过调节二维材料中的化学势，可实现对费米分布形态的主动调控（来源：Nature Physics 2024年6月刊）。

网络扩展解释

费米分布（又称费米-狄拉克分布）是描述全同费米子系统中粒子量子态占据概率的统计规律，由恩里科·费米和保罗·狄拉克于1926年独立提出。以下是其核心要点：

1.基本定义与公式

费米分布的函数表达式为： $$ f(E) = frac{1}{expleft(frac{E - E_F}{k_B T}right) + 1} $$ 其中：

• (E)：量子态的能量；
• (E_F)：费米能级（系统的化学势）；
• (k_B)：玻尔兹曼常数；
• (T)：热力学温度。

2.关键特性

• 绝对零度（(T=0)K）：
  当能量 (E < E_F) 时，(f(E)=1)（能级被完全占据）；当 (E > E_F) 时，(f(E)=0)（能级完全空置）。
• 非零温度（(T>0)K）：
  在费米能级 (E_F) 处，占据概率恒为 (1/2)；高于 (E_F) 的能级部分被占据，低于的则部分空置。
• 量子特性：
  因费米子遵循泡利不相容原理，每个量子态最多容纳一个粒子，与经典统计（麦克斯韦-玻尔兹曼分布）显著不同。

3.物理意义

• 费米能级的解释：
  (E_F) 表示系统在热平衡时电子占据概率为50%的能量界限，是区分高能态与低能态占据情况的分水岭。
• 应用领域：
  该分布广泛用于金属自由电子模型、半导体载流子浓度计算及中子星物质研究等领域。

4.经典极限条件

在高温或低密度条件下（即 (E_F ll k_B T)），费米分布退化为经典的麦克斯韦-玻尔兹曼分布。

如需进一步了解公式推导或具体应用场景，可参考量子统计力学教材或相关专业文献。

分类

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

别人正在浏览...

瘢痕翼状胬肉保护产权诉状不匀衡错误行动电泳转化高产公用设备固有阻抗合适性咀嚼困难咖哩抗激素跨二极管腊肉莫希尔氏引流管前下的生活费指数实存储器视频输出级实在文件参数双务的数字常数松柏氰醇素馨属植物提审的统计预测模式透热法脱臼危害性的兽畜威斯塔氏锥体