Perbezaan Antara Fermi Energy dan Tahap Fermi

Perbezaan Utama - Fermi Tenaga vs Tahap Fermi
 

Fermi dan tahap Fermi adalah dua istilah berbeza yang sering digunakan secara bergantian. Tenaga Fermi adalah perbezaan energi tenaga kinetik sistem yang mengandungi fermions manakala tahap Fermi adalah koleksi kinetik dan potensi tenaga dari sistem yang mengandungi fermions. The perbezaan utama antara tenaga Fermi dan tahap Fermi ialah Tenaga Fermi ditakrifkan hanya untuk suhu sifar mutlak manakala paras Fermi ditakrifkan untuk sebarang suhu.

KANDUNGAN

1. Gambaran Keseluruhan dan Perbezaan Utama
2. Apakah Fermi Energy
3. Apakah tahap Fermi
4. Side by Side Comparison - Fermi Energy vs Fermi Level dalam Borang Tabular
5. Ringkasan

Apa itu Fermi Energy?

Tenaga Fermi adalah perbezaan tenaga di antara satu-zarah-zarah tunggal yang tercatat tertinggi dan terendah dalam sistem kuantum yang tidak berinteraksi dengan suhu sifar mutlak. Keadaan satu-zarah sistem kuantum merujuk kepada keadaan satu zarah yang diasingkan. Fermions adalah zarah yang mengikuti statistik Fermi-Dirac. Fermions terutamanya termasuk quark dan leptons bersama dengan elektron, proton, dan neutron. Suhu mutlak sifar adalah had bawah skala suhu termodinamik.

Gas Fermi adalah sekumpulan zarah fermion yang tidak mempunyai interaksi antara fermions tersebut. Oleh itu, ia adalah fasa perkara. Keadaan yang paling rendah dari gas Fermi diketahui mempunyai tenaga kinetik sifar. Tetapi keadaan paling rendah diduduki logam adalah bahagian bawah jalur pengalirannya (band yang paling dekat dengan paras Fermi, oleh itu menentukan kekonduksian elektrik logam).

Rajah 01: Perbandingan Jurang Band

Fermions mematuhi Prinsip Pengecualian Pauli (Prinsip yang menyatakan dua fermion yang sama tidak dapat menduduki keadaan kuantum yang sama). Oleh itu, gas Fermi dapat dianalisis dalam keadaan zarah tunggalnya. Terdapat pelbagai keadaan zarah tunggal yang mempunyai tenaga yang berlainan. Keadaan dasar seluruh sistem boleh didapati dengan menambah satu zarah ke dalam sistem pada satu masa. Selanjutnya fermion ini akan menduduki sistem terendah yang tidak didiami sistem tersebut. Tenaga Fermi boleh ditentukan apabila semua negeri yang tidak diduduki telah diduduki oleh fermions. Ini bermakna, walaupun semua tenaga diekstrak daripada gas Fermi, fermion masih akan bergerak pada kelajuan tinggi.

Apakah tahap Fermi??

Tahap Fermi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan pengumpulan tahap tenaga elektron pada suhu sifar mutlak. Ia adalah konsep statistik Fermi-Dirac. Tahap Fermi dilambangkan oleh μ atau E_F. Ia adalah kuantiti termodinamik badan fizikal.

Tahap Fermi ditakrifkan untuk sebarang suhu. Tahap Fermi merujuk kepada jumlah tenaga kinetik dan tenaga berpotensi sistem termodinamik yang mengandungi fermion. Oleh itu, tahap Fermi juga boleh dinamakan sebagai potensi elektrokimia Fermion. Tahap Fermi boleh ditakrifkan walaupun untuk fermions yang berada dalam sistem berinteraksi kompleks apabila keadaan keseimbangan termodinamik sistem itu dianggap.

Apakah Perbezaan Antara Fermi Energy dan Tahap Fermi?

Fermi Energy vs Level Fermi
Tenaga Fermi adalah perbezaan tenaga di antara satu-zarah-zarah tunggal yang diduduki tertinggi dan paling rendah dalam sistem kuantum yang tidak berinteraksi fermions pada suhu sifar mutlak.	Tahap Fermi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan pengumpulan tahap tenaga elektron pada suhu sifar mutlak.
Suhu
Tenaga Fermi ditakrifkan hanya untuk suhu sifar mutlak.	Tahap Fermi ditakrifkan untuk sebarang suhu.
Hubungan dengan Tenaga
Tenaga Fermi adalah perbezaan tenaga kinetik antara negeri-negeri zarah tunggal yang tertinggi dan paling rendah.	Tahap Fermi merujuk kepada jumlah tenaga kinetik dan tenaga berpotensi sistem termodinamik yang mengandungi fermion.
Dalam Logam
Tenaga Fermi logam adalah perbezaan tenaga antara tahap Fermi dan keadaan zarah tunggal yang paling rendah.	Tahap logam Fermi adalah tenaga dari keadaan zarah tunggal yang diduduki tertinggi pada suhu sifar mutlak.
Komponen
Tenaga Fermi ditakrifkan hanya untuk fermions tidak berinteraksi.	Tahap Fermi boleh ditakrifkan walaupun untuk fermions yang berada dalam sistem berinteraksi kompleks.

Ringkasan - Fermi Tenaga vs Tahap Fermi

Tenaga Fermi dan Fermi membingungkan istilah sejak mereka berkait rapat, tetapi berbeza dari satu sama lain. Perbezaan antara tenaga Fermi dan Fermi adalah bahawa tenaga Fermi ditakrifkan hanya untuk suhu sifar mutlak sedangkan tahap Fermi ditakrifkan untuk sebarang suhu.

Rujukan:

1. "Fermi tenaga." Wikipedia, Yayasan Wikimedia, 14 Mac 2018. Boleh didapati di sini 
2. "Tahap Fermi." Wikipedia, Yayasan Wikimedia, 3 Mac 2018. Boleh didapati di sini
3. "Tahap Fermi." Tahap Fermi dan fungsi Fermi. Terdapat di sini 

Image Courtesy:

1. 'Perbandingan jurang antara' Dengan inductiveload (CC BY-SA 2.5) melalui Wikimedia Commons