Какова вероятность заполнения электронами в металле энергетического уровня, расположенного на 6 мэВ ниже уровня Ферми при температуре 126 К?
от

1 Ответ

Дано: T = 126 K = 126 eV, ΔE = 6 meV = 6 * 10^(-3) eV

Найти: вероятность заполнения энергетического уровня

Решение:

Вероятность заполнения электронами уровня энергии при температуре T вычисляется по формуле Ферми-Дирака:

P = 1 / (1 + exp((E - Ef) / kT))

где E - энергия уровня, Ef - уровень Ферми, k - постоянная Больцмана, T - температура в эВ.

Подставляем данные:

P = 1 / (1 + exp((6 * 10^(-3) - Ef) / (8.617 * 10^(-5) * 126))

P = 1 / (1 + exp((6 * 10^(-3) - Ef) / 10.85))

Так как нам дано, что уровень находится ниже уровня Ферми, то E < Ef. Тогда выражение в экспоненте будет отрицательным числом.

При вычислении экспоненты получаем, что значение в знаменателе будет больше единицы, так как экспонента от отрицательного числа всегда меньше единицы. Следовательно, вероятность заполнения уровня энергии будет меньше 0.5.

Ответ: вероятность заполнения электронами уровня энергии, расположенного на 6 мэВ ниже уровня Ферми при температуре 126 К, меньше 0.5.
от