统计热力学
简并度
/ dih-JEN-er-uh-see /
想象一座停车场,好几个不同的车位收费完全一样。在一个只算钱的司机眼里,这些车位是可以互换的,可它们确确实实是好几个。简并度就是这个数目:恰好都拥有同一能量的、彼此不同的微观状态有多少个。
更确切地说,一个能级的简并度(符号 g)是指有多少个相互独立的量子态落在那同一个能量上。一个简并度为三的能级,实际上是三个状态叠在同一高度。当你计算分子如何在各能级上布居时,每个能级的玻尔兹曼因子都必须乘以它的简并度——一个高能能级若高度简并,仍可以布居得相当多,因为它通向那个能量的“门”有很多扇。
它为什么重要:忽略简并度是统计热力学中最常见的错误之一;它会悄悄扭曲布居数、配分函数和熵。简并度也正是“数状态”与“熵”之间深层联系的所在之处——在绝对零度,唯有当基态仍然简并时,残余熵才会保留下来。
盒中粒子可以有三种不同的方式,把同一份能量分配到它的三个运动方向上——比如一个单位沿 x,或沿 y,或沿 z。这三个彼此不同的状态都落在同一能量上,所以那个能级的简并度是三。
同一能量上的三个不同状态,使该能级的简并度为三。
简并度和态密度是“表亲”:简并度数的是某个精确能量上的状态数,态密度数的是某段能量区间里每一小片中的状态数。对能级密集的系统,后者更实用。
又称
另见