热力学基本定律和上述关系,推导光子气能量对温度的依赖关系. 解 第5题 第1步 首先回顾光子气体的一些基本特征: (1) 光子之间无相互作用. 光子组成的系统——光子气为近独立粒子系,是理想气体. (2) 光子没有经典粒子与之对应,光子气是典型的量子简并气体. (3) 光子的静止质量为零,频率为ν的光子的能量为ε = hν,动量为p = hν/c (c为光速). (4) 光子是自旋为1的玻色子,不受泡利不相容原理的约束. 由于电磁波只有两个偏振方向,即自由度为2,对应的光子只有两个自旋态,自旋投影取零的态是非物理态. (5) 光子数不守恒,则光子气的化学势μ = 0. ① 考虑到光子动量态的简并度为2(两个偏振方向),根据光子能量与动量的关系ε = pc,可得在体积V内、ε ~ ε + dε范围内的光子态数为
A、(1)
B、(1)
C、(1)
D、(1)