统计热力学
能态布居数
/ pop-yoo-LAY-shun /
在一个寒冷的夜晚走进体育场，便宜的低层座位先坐满，而高处、暴露在外的几排几乎一直空着。能态布居数对分子来说是同样的道理：在一整群分子中，有多大比例坐在每个可用的能级上。低能级挤得满满当当；高能级则坐得稀稀落落。
更确切地说，一个状态的布居数，是系统处于热平衡时占据该状态的分子数目或比例。玻尔兹曼分布定下这些比例：一个状态的布居数，等于它的简并度乘以它的玻尔兹曼因子，再除以配分函数。提高温度，分子就铺展到更高的能级；降低温度，它们又被挤回基态附近。
它为什么重要：布居数才是实验真正测量的东西。一条谱线的亮度、一个反应的快慢、一份样品的磁性——都能追溯到有多少分子坐在哪里。诚实的提醒是：这幅整洁的图像假定了平衡；比如激光，恰恰是靠强行制造一种玻尔兹曼规则所禁止的“反转”布居来工作的。
在室温下的氢原子中，几乎每个原子都待在基态；第一激发能级高出约 10 电子伏特，相当于几百个 kT 那么远，所以它的布居数小到难以想象。把气体加热到几千开尔文，激发态才开始发光。
巨大的能隙使激发态几乎无人占据，直到气体变得非常热。
两个能级之间的布居数之比，仅取决于它们的能隙和温度，通过玻尔兹曼因子来决定——光谱学家正是利用这一点，直接从谱线的相对亮度读出样品的温度。
又称
另见