المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
الامطار في الوطن العربي
2024-11-05
ماشية اللحم في استراليا
2024-11-05
اقليم حشائش السافانا
2024-11-05
اقليم الغابات المعتدلة الدافئة
2024-11-05
ماشية اللحم في كازاخستان (النوع كازاك ذو الرأس البيضاء)
2024-11-05
الانفاق من طيبات الكسب
2024-11-05

تفسير الآية (6-8) من سورة الاحزاب
13-4-2020
قاعدة « وجوب التخلية بين المال و مالكه‌ »
20-9-2016
تطور علم الجيومورفولوجيا - القرن التاسع عشر- المرحلة الأولى
26-8-2019
لماذا خسر الروم الحرب ضد العرب المسلمين.
2023-10-19
Hermann Amandus Schwarz
26-1-2017
Limiting reactants
24-1-2017

Two-Dimensional Debye Solid  
  
1133   02:19 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 46


Read More
Date: 21-8-2016 875
Date: 26-8-2016 1177
Date: 3-9-2016 1170

Two-Dimensional Debye Solid

An atom confined to a surface may be thought of as an object “living” in a two-dimensional world. There are a variety of ways to look at such an atom. Suppose that the atoms adsorbed on the surface are not independent but undergo collective oscillations as do the atoms in a Debye crystal. Unlike the atoms in a Debye crystal, however, there are only two dimensions in which these collective vibrations can occur.

a) Derive an expression for the number of normal modes between ω and ω + dω and, by thinking carefully about the total number of vibrational frequencies for N atoms confined to a surface, rewrite it in terms of N and ωD, the maximum vibration frequency allowed due to the discreteness of the atoms.

b) Obtain an integral expression for the energy E for the two-  dimensional Debye crystal. Use this to determine the limiting form of the temperature dependence of the heat capacity (analogous to the Debye τ3 law) as τ → 0 for the two-dimensional Debye crystal up to dimensionless integrals.

SOLUTION

a) The number of normal modes in the 2D solid within the interval dk of a wave vector k may be written

(1)

In the 2D solid there are only two independent polarizations of the excitations, one longitudinal and one transverse. Therefore,

(2)

where ⟨v⟩ is the average velocity of sound. To find the Debye frequency ωD, we use the standard assumption that the integral of (2) from 0 to a certain cut-off frequency ωD is equal to the total number of vibrational modes; i.e.,

(3)

Therefore,

(4)

We can express ⟨v⟩ through ωD:

(5)

Then (2) becomes

(6)

b) The free energy then becomes

(6)

Defining θD = hωD, and introducing a new variable x = hω/τ, we can rewrite (7) in the form

(8)

Integrating (8) by parts, we obtain

(9)

where the 2D Debye function D2(z) is

(10)

The energy is given by

(11)

The specific heat C (CPCV at low temperatures) is

(12)

At low temperatures, τ << θD, we can extend the upper limit of integration to infinity:

Therefore, at τ << θD,

(13)

where

and  is the Riemann  function. Note that the specific heat in 2D is

Note also that you can solve a somewhat different problem: When atoms are confined to the surface but still have three degrees of freedom, the results will, of course, be different.




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.