انقلاب الإشغال

يوصف التوازن الحراري لنظام ما حسب توزيع بولتزمان وذلك عند درجة حرارة معينة ثابتة ${\displaystyle T}$ كما يلي:

${\displaystyle {\frac {N_{2}}{N_{1}}}={\frac {g_{2}}{g_{1}}}\cdot \exp \left(-{\frac {E_{2}-E_{1}}{k_{\mathrm {B} }\cdot T}}\right)}$

بحيث

• ${\displaystyle N_{1}}$ كثافة الجسيمات في الحالة القاعية
• ${\displaystyle N_{2}}$ كثافة الجسيمات في الحالة المثارة
• ${\displaystyle g_{i}}$ انفطار الحالات
• ${\displaystyle E_{i}}$ الطاقة
• ${\displaystyle k_{\mathrm {B} }}$ ثابت بولتزمان.

بما أن فجوة النطاق بين السويات الطاقية دائماً أكبر من 0:

${\displaystyle \Delta E=E_{2}-E_{1}>0,}$

بالتالي فمن غير الممكن أن تكون الدالة الأسية أكبر من 1:

${\displaystyle \Rightarrow -{\frac {E_{2}-E_{1}}{k_{\mathrm {B} }\cdot T}}<0\qquad \Rightarrow \exp \left(-{\frac {E_{2}-E_{1}}{k_{\mathrm {B} }\cdot T}}\right)<1}$

بالتالي يوجد في حالة التوازن الطبيعي عدد أقل من الجسيمات في سويات الطاقة العليا بالمقارنة مع عددها في المستويات الدنيا:

${\displaystyle \Rightarrow {\frac {g_{2}}{g_{1}}}\cdot \exp \left(-{\frac {E_{2}-E_{1}}{k_{\mathrm {B} }\cdot T}}\right)<{\frac {g_{2}}{g_{1}}}\qquad \Rightarrow {\frac {N_{2}}{N_{1}}}<{\frac {g_{2}}{g_{1}}}}$

بالتالي فإن حالة انقلاب الإشغال هي ممكنة فقط عندما لا يكون النظام في حالة توازن حراري، بالتالي ينبغي دفع النظام إلى حالة غير متوازنة.

${\displaystyle {\frac {N_{2}}{N_{1}}}>{\frac {g_{2}}{g_{1}}}}$

1. وتترجم كذلك التوزيع أو التعداد المعكوس، أو انقلاب الجمهرة، أو الانقلاب التجمعي، أو الانعكاس السكاني نسخة محفوظة 22 مايو 2017 على موقع واي باك مشين.

• بوابة الفيزياء