費(fèi)米速度，什么是費(fèi)米速度

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1，什么是費(fèi)米速度
2，求石墨烯的電子在費(fèi)米面附近的平均速度
3，什么是相干長(zhǎng)度
4，二維電子氣體平均動(dòng)量
5，原子核內(nèi)核外電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)速度是多少和光速比起來(lái)誰(shuí)更快

1，什么是費(fèi)米速度

費(fèi)米能級(jí)能量對(duì)應(yīng)的速度

什么是費(fèi)米速度

2，求石墨烯的電子在費(fèi)米面附近的平均速度

石墨烯的費(fèi)米能級(jí)附近的費(fèi)米速度約為10*E6m/s。

求石墨烯的電子在費(fèi)米面附近的平均速度

3，什么是相干長(zhǎng)度

相干長(zhǎng)度　　coherencelength 　　x一angganehangdu相干長(zhǎng)度(eohereneeLength，母)在Bes理論中表示與溫度無(wú)關(guān)的庫(kù)拍電子對(duì)的尺寸。用量子力學(xué)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，可估計(jì)相干長(zhǎng)度之。為:濘。=方Vr/[二△(0)〕式中，一奈;，為普朗克常數(shù);v;為費(fèi)米速度;△(。)為一、”一27t一~一一~一-一、-一一T~OK時(shí)超導(dǎo)體能隙。相干長(zhǎng)度氛、10一4cm，約為晶格長(zhǎng)度的一萬(wàn)倍。由此可見(jiàn)，庫(kù)拍電子對(duì)空間延伸范圍相當(dāng)大。在庫(kù)拍對(duì)尺寸斗內(nèi)，具有約10“個(gè)庫(kù)拍電子對(duì)。因此，大量庫(kù)拍電子對(duì)彼此交疊和滲透，通過(guò)交疊和滲透，庫(kù)拍對(duì)凝聚延伸到整個(gè)超導(dǎo)體各處。在G一L理論中定義相干長(zhǎng)度為描述序參量隨空間變化的量，它隨溫度而變化，且與上臨界磁場(chǎng)HCZ有關(guān)。

什么是相干長(zhǎng)度

4，二維電子氣體平均動(dòng)量

費(fèi)米能級(jí)是指電子在受限的系統(tǒng)中的能態(tài)的能量。費(fèi)米能級(jí)的表達(dá)式為：E = (h^2) * (2 * pi^2) * (n^2) / (2 * m * L^2)其中，n 表示能態(tài)的編號(hào)，m 表示電子的質(zhì)量。費(fèi)米動(dòng)量是指電子在受限的系統(tǒng)中的能態(tài)的動(dòng)量。費(fèi)米動(dòng)量的表達(dá)式為：p = (h/L) * (n * pi)費(fèi)米速度是指電子在受限的系統(tǒng)中的能態(tài)的速度。費(fèi)米速度的表達(dá)式為：v = (L * pi * n) / (h * m)費(fèi)米溫度是指電子在受限的系統(tǒng)中的能態(tài)的溫度。費(fèi)米溫度的表達(dá)式為：T = (2 * m * E) / (k * N)AlGaN厚度增加,二維電子氣濃度增加,但厚度增加也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力弛豫,降低壓電極化效應(yīng),反過(guò)來(lái)使得二維電子氣濃度減少高Al組分的AlGaN壓電極化強(qiáng)自由電子在二維平面上運(yùn)動(dòng),面密度為n.試求0 K時(shí)二維電子氣體的費(fèi)米能量、內(nèi)能和簡(jiǎn)并壓

5，原子核內(nèi)核外電子在運(yùn)動(dòng)時(shí)速度是多少和光速比起來(lái)誰(shuí)更快

目前沒(méi)有哪個(gè)有質(zhì)量的粒子的速度可以比得上光速。所以，電子的速度一定比光速低。原子內(nèi)（不是原子核內(nèi)！原子核內(nèi)沒(méi)有電子）見(jiàn)下面的（二）為了說(shuō)明清楚，干脆全都列出以供參考。一、陰極射線的速度高中物理第三冊(cè)（選修本），在《磁場(chǎng)》一章中提到陰極射線是由帶負(fù) 電的微粒組成，即陰極射張就是電子流．讓這些電子流垂直進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，改變電場(chǎng)強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，使這些帶負(fù)電微粒運(yùn)動(dòng)方向不變，這時(shí)電場(chǎng)力eE恰好等于磁場(chǎng)力eBv，即eE=eBv，從而得出電子運(yùn)動(dòng)速度v=E/B。1894年湯姆遜利用此方法測(cè)得陰極射線的速度是光速的 1/1500，約2×105米/秒．二、電子繞核運(yùn)動(dòng)速度高中物理第二冊(cè)，在原子核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)中，提到電子沒(méi)有被原子核吸到核上，是因?yàn)樗院艽蟮乃俣壤@核運(yùn)動(dòng)，這個(gè)速度有多大呢？按玻爾理論，氫原子核外電子的可能軌道是rn=n2r1，r1=0.53×10-10米。根據(jù)電子繞核運(yùn) 動(dòng)的向心力等于電子與核間的庫(kù)侖力，可計(jì)算電子繞核的速度 v=((ke2)/(mr1))1/2 ，代入數(shù)據(jù)得v1=2.2×106米/秒，同理可得電子在第二、第三能級(jí)上的運(yùn)動(dòng)速度 v2=1.1×106米/秒;v3=0.73×106米/秒．從以上數(shù)字可知，電子離核越運(yùn)其速度越?。? 三、光電子速度在光的照射下從物體發(fā)出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)．發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子，光電子的速度有多大呢？根據(jù)高中物理第二冊(cè)（必修），由愛(ài)因期坦光電效應(yīng)方程mv2/2=hυ-W，可以計(jì)算出電子逸出的最大速度，如銫的逸出功是 3.0×10-19焦，用波長(zhǎng)是0。5890微米的黃光照射銫，光電效應(yīng)方程與υ=c/λ 聯(lián)立可求出電子從銫表面飛出的最大初速度vm=((2/m)·((ch/λ)-W))1/2，代數(shù) 字得vm=2.9×105米/秒．如果用波長(zhǎng)更短的光照射銫，電子飛出銫表面的速度還會(huì)更大．從而得知，不同的光照射不同的物質(zhì)，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)電子飛出的最大速度也不同．四、金屬導(dǎo)體中自由電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率因?yàn)樽杂呻娮涌梢栽诮饘倬Ц耖g自由地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，與容器中的氣體分子很相似，所以這些自由電子也稱為電子氣．根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)論，電子熱運(yùn)動(dòng) _ 的平均速率v=((8kT)/(πm))1/2，式中k是玻耳茲常數(shù)，其值為1.38×10-23焦/開(kāi)， m是電子質(zhì)量，大小為0.91×10-30千克，T是熱力學(xué)溫度，設(shè)t=27℃，則T=300K， _ 代入以上公式可得v=1.08×105米/秒．五、金屬導(dǎo)體中自由電子的定向移電速率 _ 設(shè)銅導(dǎo)線單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子定向移動(dòng)為v，每個(gè)電子帶電 _ 量為e，導(dǎo)線橫截面積為S．則時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)N=nvtS， _ _ _ 其總電量Q=Ne=nvtSe．根據(jù)I=Q/t得v=I/neS，代入數(shù)字可得v=7.4×10-5米/秒，即0.74毫米/秒．從以上數(shù)據(jù)可知，自由電子在導(dǎo)體中定向移動(dòng)速率（約10-4米/秒）比自由電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率（約10105米／秒）少約1/109倍．這說(shuō)明電流是導(dǎo)體中所有自由電子以很小的速度運(yùn)動(dòng)所形成的．這是為什么呢？金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)速度雖然很小，但是它是疊加在巨大的電子熱運(yùn)動(dòng)速率之上的．正象聲速很小，如將聲音轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)載在高頻電磁波上，其向外傳播的速度等于光速（c=3×108米/秒）．電流的傳導(dǎo)速率（等于電場(chǎng)傳播速率）卻是很大的（等于光速）．六、自由電子在交流電路中的運(yùn)動(dòng)速率當(dāng)金屬中有電場(chǎng)時(shí)，每個(gè)自由電子都將受到電場(chǎng)力的作用，使電子沿著與場(chǎng)強(qiáng)相反的方向相對(duì)于晶格做加速的定向運(yùn)動(dòng)．這個(gè)加速定向運(yùn)動(dòng)是疊加在自由電子雜亂的熱運(yùn)動(dòng)之上的．對(duì)某個(gè)電子來(lái)說(shuō)，疊加運(yùn)動(dòng)的方向是很難確定的．但對(duì)大量自由電子來(lái)說(shuō)，疊加運(yùn)動(dòng)的定向平均速度方向是沿著電場(chǎng)的反方向．電場(chǎng)大小變化或電場(chǎng)方向改變，其平均速度大小和方向都變化．對(duì)50赫的交流電而言，可推導(dǎo)出自由電子的定向速度v=-(eεmτ/m)sin(t-ψ)，τ為自由電子晶格碰撞時(shí)間，其數(shù)量級(jí)為10-14秒．所受到的合力 F=-2eεmsin(ψ/2)cos(ωt-ψ/2)，即電子所受的力滿足F=-kx．這說(shuō)明自由電子在交流電路中是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．其電子定向運(yùn)動(dòng)的最大速率為： vm=eεmτ/m≈10-4米/秒，振幅約為10-6米．七、打在電視熒光屏上的電子速度高中物理第二冊(cè)《電場(chǎng)》一章中提到示波管知識(shí)，其實(shí)電視機(jī)與示波管的基本原理是相同的，故電子在電視熒光屏上的速度，也可根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng) 電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律mv2=eU求出．以黃河47cm彩電為例，其加速電壓按120伏計(jì)算，電子打在熒光屏上的速度v=(2eU/m)1/2，代入數(shù)字得v=6.5×106米/秒．八、打在對(duì)陰極上的電子速度高中物理第二冊(cè)第236頁(yè)，在講授倫琴射線產(chǎn)生時(shí)說(shuō)：“熾熱鎢絲發(fā)出的電子在電場(chǎng)的作用下以很大的速度射到對(duì)陰極上．”設(shè)倫琴射線管陰陽(yáng)兩極接高壓為10萬(wàn)伏，則電子在電場(chǎng)力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，求其速度用mv2=eU公式顯然是不行的．因?yàn)殡娮淤|(zhì)量隨其速度增大而增大，故需用相對(duì)論質(zhì)量公式代入上式求出，即 mv2/(2×(1-v1/2/c1/2)1/2) ．代入數(shù)字得v=6.5×106米/秒．九、射線的速度高中物理第二冊(cè)天然放射性元素一節(jié)中說(shuō)到，研究β射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，證明了β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流。β射線的貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，很容易穿透黑紙，甚至能穿透幾毫米厚的鋁板．那么β射線的速度有多大呢？法國(guó)物理學(xué)家貝克勒耳在1990年研究β粒子時(shí)的方法，大體上同湯姆遜在1897年研究陰極射線粒子的過(guò)程相同．通過(guò)把β射線引入互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，貝克勒耳測(cè)算出了β粒子的速率接近光速（c=3×108米/秒）十、正負(fù)電子對(duì)撞的速度高中物理第三冊(cè)（選修）第239頁(yè)說(shuō)到：“我國(guó)1989年初投入運(yùn)行的第一臺(tái) 高能粒子器---北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，能使電子束流的能量達(dá)到28+28億電子伏．” 那么正負(fù)電子相撞的速度有多大呢？根據(jù)E=m0v2/(2×(1-v1/2/c1/2)1/2)即可求出 V=2.98×108米/秒．可見(jiàn)其速度之大接近光速（光速取3×108米/秒）．十一、轟擊質(zhì)子的電子速度高中物理第三冊(cè)P236提到“為了探索質(zhì)子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使用了200億電子伏的電子去轟擊質(zhì)子．”這樣的高能電子是利用回旋加速器得來(lái)的．電子的速度同樣可用 E=m0v2/(2×(1-v1/2/c1/2)1/2) 來(lái)計(jì)算，代入數(shù)字得2.999×108米/秒，此速度極接近光速．通過(guò)以上討論可知，在各種不同情況電子的速度大小各異，但電子運(yùn)動(dòng)的速率永遠(yuǎn)不能等于光速，更不能大于光速，只可能接近光速．1901年德國(guó)物理學(xué)愛(ài) 考夫曼用鐳放射出的β射線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電子質(zhì)量隨速度變化而變化的現(xiàn) 象，當(dāng)電子速度接近光速時(shí)其質(zhì)量急劇增加．1905年愛(ài)因斯坦發(fā)表了狹義相對(duì)論，他提出：物體的質(zhì)量不是固定不變的，它隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大．當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度（c為光速）時(shí)，其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為靜止質(zhì)量的1.7倍，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度 v=0.8c時(shí)，其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為靜止質(zhì)量的3.1倍．28億電子伏的電子其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量是靜止質(zhì)量的8.77倍．200億電子伏的電子其運(yùn)動(dòng)質(zhì)量是靜止質(zhì)量的1224倍．參考資料：http://www.zb.edu.sh.cn/wuli-kg/wu1/aaa/07/01/J0700000406.htm