簡并電子氣英文解釋翻譯、簡并電子氣的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 degenerate electron gas

分詞翻譯：

簡的英語翻譯：

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

并的英語翻譯：

combine; equally

電子氣的英語翻譯：

【化】 electron gas

專業解析

簡并電子氣（Degenerate Electron Gas）是指高密度下電子因遵循泡利不相容原理而呈現的量子态，其行為由費米-狄拉克統計主導而非經典統計。以下是詳細解釋：

一、核心概念

簡并性（Degeneracy）
當電子氣的密度極高時，其熱德布羅意波長與粒子間距相當，量子效應超越熱運動，電子占據高能态形成"簡并态"。此時電子氣能量主要由費米能（(E_F)）決定，滿足：

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

其中 (n) 為電子數密度，(m_e) 為電子質量。
簡并條件
當溫度 (T) 遠低于費米溫度 (T_F = E_F / k_B)（(k_B) 為玻爾茲曼常數）時，電子氣處于簡并态。例如金屬中 (T_F sim 10-10 text{K})，遠高于室溫，故金屬電子始終簡并。

二、物理特性

量子壓力主導：簡并電子産生排斥性壓力，抵抗引力坍縮（如白矮星依靠電子簡并壓維持平衡）。
導電性：金屬中簡并電子形成費米海，僅費米面附近電子參與導電，解釋其高電導率。
比熱異常：簡并電子對熱容貢獻極小（(propto T)），與經典氣體（(propto T^{3/2})）截然不同。

三、典型應用

天體物理：白矮星内部電子簡并壓支撐恒星殘骸（Chandrasekhar 極限 (approx 1.4 M_odot)）。
凝聚态物理：金屬與半導體中的自由電子模型（如索末菲模型）依賴簡并電子氣假設。
量子流體：低溫下(text{He})等費米子體系呈現類似行為。

四、中英文術語對照

中文	英文
簡并電子氣	Degenerate Electron Gas
費米能	Fermi Energy
泡利不相容原理	Pauli Exclusion Principle
簡并壓	Degeneracy Pressure

權威參考來源

Kittel, C. Introduction to Solid State Physics (8th ed.)
第7章詳細推導簡并電子氣的熱力學與輸運性質。ISBN: 978-0471415268。

Shu, F. H. The Physics of Astrophysics Vol.2
第3章論述白矮星中的電子簡并壓機制。ISBN: 0-935702-65-2。

Ashcroft, N. & Mermin, N. Solid State Physics
費米面與金屬電子理論經典教材。ISBN: 978-0030839931。

網絡擴展解釋

簡并電子氣是量子力學中描述高密度電子狀态的重要概念，其核心特征在于電子遵循泡利不相容原理，導緻量子效應顯著。以下是詳細解釋：

1.基本定義

簡并電子氣指高密度自由電子組成的系統，其行為需用量子統計（費米-狄拉克統計）而非經典統計描述。這類電子因密度極高，量子效應（如能量量子化、波函數重疊）占主導，無法用經典理論解釋。

2.形成條件

低溫或高密度：當溫度遠低于費米溫度（如室溫下金屬中的電子），或電子密度極高時，電子動能主要由量子效應決定，系統進入簡并态。
能量簡并：電子占據的量子态能量接近，導緻多個不同量子态具有相同能量（即簡并态）。

3.物理特性

簡并壓力：因泡利原理限制，電子無法全部占據低能态，被迫進入高能态，産生抵抗壓縮的巨大壓力。這種壓力支撐了白矮星抵抗引力坍縮。
費米能級：絕對零度時，電子填滿從最低能級到費米能級（$epsilon_F$）的所有狀态，此時電子平均能量仍顯著（與經典理論預測的零能量不同）。

4.典型應用

金屬中的自由電子：金屬内部電子形成簡并電子氣，解釋了其導電性、導熱性及高電子比熱容。
天體物理：白矮星内部因巨大壓力，原子核與電子分離，形成簡并電子氣，提供對抗引力的簡并壓力。

5.數學描述

在三維勢阱中，電子波函數需滿足薛定谔方程及周期性邊界條件，推導出費米能級公式： $$ epsilon_F = frac{hbar}{2m} left( frac{3pi N}{V} right)^{2/3} $$ 其中$N/V$為電子數密度，$m$為電子質量。

簡并電子氣是量子統計的典型範例，其特性深刻影響凝聚态物理和天體物理。如需擴展，可參考來源：（電子氣分類）、（簡并性定量分析）。