المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11603 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
مدارات الأقمار الصناعية Satellites Orbits
2025-01-11
كفران النعم في الروايات الإسلامية
2025-01-11
التلسكوبات الفضائية
2025-01-11
مقارنة بين المراصد الفضائية والمراصد الأرضية
2025-01-11
بنات الملك شيشنق الثالث
2025-01-11
الشكر وكفران النعمة في القرآن
2025-01-11


Two-Level System  
  
1206   04:05 مساءاً   date: 6-9-2016
Author : Sidney B. Cahn, Gerald D. Mahan And Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 2 , p 24


Read More
Date: 29-8-2016 1133
Date: 8-8-2016 1158
Date: 30-8-2016 1224

Two-Level System

Consider a system composed of a very large number N of distinguishable atoms at rest and mutually noninteracting, each of which has only two (nondegenerate) energy levels: 0, ε > 0. Let E / N be the mean energy per atom in the limit N → ∞.

a) What is the maximum possible value of E / N if the system is not necessarily in thermodynamic equilibrium? What is the maximum attainable value of E / N if the system is in equilibrium (at positive temperature)?

b) For thermodynamic equilibrium compute the entropy per atom S/N as a function of E / N.

SOLUTION

a) There is nothing to prevent giving each atom its larger energy ε, hence, η = E/Nε has a maximum of 1 with E/N = ε. Clearly, the system would not be in thermal equilibrium. To compute the problem in equilibrium, we need to determine the partition function, Z. For distinguishable noninteracting particles, the partition function factors, so for identical energy spectra

(1)

The free energy would be

(2)

The energy is then

(3)

or

(4)

where x = e-ε/τ. Obviously, since both ε and τ are positive, x cannot be larger than 1. On the other hand, x/(1 + x) is a monotonic function which goes to 1/2 when τ goes to infinity; hence, max{E/Nε} = f(1) = 1/2 at τ → ∞.

b) The entropy may be found from (2)–( 4):

(5)

The entropy per particle, s = S/N, is given by

(6)

Writing

(7)

We can check that

(8)

as it should.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.