均勻磁場(chǎng)中自由電子氣的熱力學(xué)性質(zhì).pdf

1、自由電子氣體是統(tǒng)計(jì)物理和固體物理中的重要模型，它可以很好地描寫金屬中的價(jià)電子形成的費(fèi)米子體系。自由電子氣體在低溫下的熱力學(xué)性質(zhì)是人們所熟知的。弱磁場(chǎng)對(duì)于這些性質(zhì)會(huì)有所影響，但只是引起小的修正。然而，在低溫和強(qiáng)磁場(chǎng)下，金屬的磁化率會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化發(fā)生振蕩，這就是著名的de Haas—van Alphen效應(yīng)。這種效應(yīng)首先在鉍（Bi）中發(fā)現(xiàn)，隨后陸續(xù)在許多金屬中觀察到。這一效應(yīng)多年來受到廣泛的關(guān)注。 本文首先簡(jiǎn)單地回顧了自由電子

2、氣體磁振蕩的研究歷史和相關(guān)的文獻(xiàn)。隨后改進(jìn)了Landau—Lifshitz書上關(guān)于均勻磁場(chǎng)下自由電子氣體的巨配分函數(shù)的計(jì)算。Landau—Lifshitz書上的計(jì)算是定性的，我們將這一計(jì)算改進(jìn)為定量計(jì)算，得到了巨配分函數(shù)的近乎精確的形式。在Landau—Lifshitz的計(jì)算中，有部分非振蕩項(xiàng)被丟棄了，但它們對(duì)于熱力學(xué)量的計(jì)算具有重要作用，并通過化學(xué)勢(shì)影響熱力學(xué)量中的振蕩項(xiàng)。計(jì)算了各熱力學(xué)量，包括弱磁場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)情況，尤其是后者。得到了