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凝聚態理論
發布時間:2018-06-07 瀏覽次數:0

凝聚態

所謂“凝聚態”,指的是由大量粒子組成,并且粒子間有很強相互作用的系統。自然界中存在著各種各樣的凝聚態物質。固態和液態是最常見的凝聚態。低溫下的超流態,超導態,玻色- 愛因斯坦凝聚態财富彩票手机客户端,磁介質中的鐵磁態,反鐵磁態等,也都是凝聚態。

凝聚態物理結構

凝聚態物理學是從微觀角度出發,研究由大量粒子(原子财富彩票手机客户端、分子、離子、電子)組成的凝聚態的結構、動力學過程及其與宏觀物理性質之間的聯系的一門學科。凝聚態物理是以固體物理為基礎的外向延拓。凝聚態物理的研究對象除晶體、非晶體與準晶體等固相物質外還包括從稠密氣體、液體以及介于液態和固態之間的各類居間凝聚相,例如液氦、液晶、熔鹽、液態金屬、電解液财富彩票手机客户端、玻璃、凝膠等。經過半個世紀的發展,目前已形成了比固體物理學更廣泛更深入的理論體系。特別是八十年代以來,凝聚態物理學取得了巨大進展,研究對象日益擴展财富彩票手机客户端,更為復雜。一方面傳統的固體物理各個分支如金屬物理、半導體物理、磁學、低溫物理和電介質物理等的研究更深入,各分支之間的聯系更趨密切;另一方面許多新的分支不斷涌現财富彩票手机客户端,如強關聯電子體系物理學财富彩票手机客户端、無序體系物理學、準晶物理學、介觀物理與團簇物理等财富彩票手机客户端。從而使凝聚態物理學成為當前物理學中最重要的分支學科之一,從事凝聚態研究的人數在物理學家中首屈一指,每年發表的論文數在物理學的各個分支中居領先位置。目前凝聚態物理學正處在枝繁葉茂的興旺時期。并且,由于凝聚態物理的基礎性研究往往與實際的技術應用有著緊密的聯系,凝聚態物理學的成果是一系列新技術、新材料和新器件财富彩票手机客户端,在當今世界的高新科技領域起著關鍵性的不可替代的作用财富彩票手机客户端。近年來凝聚態物理學的研究成果、研究方法和技術日益向相鄰學科滲透、擴展,有力的促進了諸如化學、物理、生物物理和地球物理等交叉學科的發展。液體和固體兩種凝聚態,其體積隨壓力和溫度的變化均較小,即等溫壓縮率和體膨脹系數都較小,故在通常的物理化學計算中常忽略其體積隨壓力和溫度的變化。

學科研究范圍

研究凝聚態物質的原子之間的結構、電子態結構以及相關的各種物理性質。

研究領域包括固體物理、晶體物理、金屬物理、半導體物理、電介質物理、磁學、固體光學性質、低溫物理與超導電性、高壓物理、稀土物理、液晶物理财富彩票手机客户端、非晶物理、低維物理(包括薄膜物理、表面與界面物理和高分子物理)、液體物理、微結構物理(包括介觀物理與原子簇)、缺陷與相變物理、納米材料和準晶等。

相圖

狹義

相圖,也稱相態圖、相平衡狀態圖,是用來表示相平衡系統的組成與一些參數(如溫度财富彩票手机客户端、壓力)之間關系的一種圖。它在物理化學财富彩票手机客户端、礦物學和材料科學中具有很重要的地位。

廣義

相圖是在給定條件下體系中各相之間建立平衡后熱力學變量強度變量的軌跡的稽核表達,相圖表達的是平衡態,嚴格說是相平衡圖财富彩票手机客户端。采用的熱力學變量不同構成不同的相圖。材料學工作者最關心的是凝聚態。

相圖不能說明平衡過程的動力學,不能判斷體系可能出現的亞穩相。

簡單的相圖如水的圖(見右圖),從中可以很容易地讀出水的三相點、臨界點等信息。圖中的分隔線稱為“兩相平衡線”,所劃出的范圍表示單相區(雙變量系統)财富彩票手机客户端,兩個變量可以同時在一定范圍內改變而無新相出現财富彩票手机客户端。常見的二組分系統相圖有壓力-組成圖、溫度-組成圖、蒸汽壓-液相組成圖、溶解度圖(溫度-組成)、低共熔混合物相圖等。

相圖 - 控制理論中的定義

在控制理論中,相圖(phase portrait)是動態系統在相平面上的狀態  軌跡的幾何表達。右圖是經典非線性系統 Van der Pol 公式的相圖。圖中Van der Pol 振蕩器的狀態軌線收斂于一個極限環上。

通過研究非線性系統(如鐘擺,倒立擺,隧道二極管等)在平衡點附近的相圖特性,可以判斷系統的穩定性,漸近穩定性等。

相關關鍵詞:

鞍點(saddle),焦點(focus),分叉(bifurcation), 極限環(limit circle),周期軌道(periodic orbit)。

相圖 - 用途

對于多相體系,個相間的相互轉化,新相的形成,舊相的消失與溫度,壓力,組成有關。根據實驗數據給出  的表示相變規律的各種幾何圖形稱為相圖。從這種幾何圖形上,可以直觀看出多相體系中各種聚集狀態和它們所處的條件(溫度,壓力,組成)。

金屬及其他工程材料的性

能決定于其內部的組織、結構财富彩票手机客户端,金屬等材料的組織又由基本的相所組成。由一個相所組成的組織叫單相組織,兩個或兩個以上的相組成的叫兩相或多相組織。

相圖就是用來表示材料相的狀態和溫度及成分關系的綜合圖形,其所表示的相的狀態是平衡狀態。

表達混合材料性質的一種很簡便的方式就是相圖。二元相圖可以看作是標示出兩種材料混合物穩定相區域的一種圖,這些相區域是組成百分比和溫度的函數。相圖也可能依賴于氣壓。

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