理想模型舉例

⑴借比法理解"油膜法"的原理.

⑵模型法理解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu).

物理上有許多模型，它可分為：①物體模型，如質(zhì)點(diǎn)，恒壓電源等；②狀態(tài)模型，如靜止，勻速運(yùn)動(dòng)等；③過(guò)程模型，如氣體的等溫過(guò)程等.物理上的"理想模型",就是為了便于研究問(wèn)題而建立的一種高度抽象的理想客體或理想過(guò)程."理想模型"是現(xiàn)實(shí)世界中找不到的東西，但是，"理想模型"是以客觀實(shí)在為原型的，是對(duì)客觀事物或過(guò)程的一種近似反映，它突出反映了客觀事物或過(guò)程的某一主要矛盾或主要特性，完全忽略了其他方面的矛盾或特性.物理學(xué)中創(chuàng)建的"理想模型",叫做"物理模型",也簡(jiǎn)稱模型.運(yùn)用"理想模型"及其理論解決問(wèn)題的方法就是模型法.

物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的三種理想模型分別是：①把分子視為球形模型[V分=4π（d/2） 3/3=πd3/6]；②把分子視為立方體模型（V分=d3）；③每個(gè)氣體分子位于相同一個(gè)立方體的中心模型（把氣體分子理想地假設(shè)為：分子均勻分布，并且每個(gè)分子所占有的空間為相同的正立方體，氣體分子在立方體的中心.分子的平均間距等于正立方體的邊長(zhǎng)L，即d=L).

點(diǎn)電荷是帶電體的一種理想模型。如果在研究的問(wèn)題中，帶電體的形狀 、大小以及電荷分布可以忽略不計(jì) ，即可將它看作是一個(gè)幾何點(diǎn)，則這樣的帶電體就是點(diǎn)電荷。一個(gè)實(shí)際的帶電體能否看作點(diǎn)電荷，不僅和帶電體本身有關(guān)，還取決于問(wèn)題的性質(zhì)和精度的要求。與質(zhì)點(diǎn)、剛體等概念一樣，點(diǎn)電荷是實(shí)際帶電體的抽象和近似，它是建立具有普遍意義的基本規(guī)律的不可或缺的理想模型，又是把復(fù)雜多樣的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化或分解為基本問(wèn)題時(shí)必不可少的分析手段。例如，庫(kù)侖定律、洛倫茲力公式的建立，帶電體產(chǎn)生的電場(chǎng)以及帶電體之間相互作用的定量研究，試驗(yàn)電荷的引入等等，都離不開點(diǎn)電荷 。

實(shí)際的帶電體(包括電子、質(zhì)子等)都有一定大小，都不是點(diǎn)電荷．當(dāng)電荷間距離大到可認(rèn)為電荷大小、形狀不起什么作用時(shí)，可把電荷看成點(diǎn)電荷。

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在物理學(xué)中，費(fèi)米氣體（Fermi gas），又稱為自由電子氣體（free electron gas）、費(fèi)米原子氣體，是一個(gè)量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)中的理想模型，指的是一群不相互作用的費(fèi)米子。

費(fèi)米氣體是理想氣體的量子力學(xué)版本。在金屬內(nèi)的電子、在半導(dǎo)體內(nèi)的電子或在中子星里的中子，都可以被視為近似于費(fèi)米氣體。處于熱力平衡的費(fèi)米氣體里，費(fèi)米子的能量分布，是由它們的數(shù)目密度（number density）、溫度、與尚存在能量量子態(tài)集合，依照費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)的方程而表征。泡利不相容原理闡明，不允許兩個(gè)或兩個(gè)以上的費(fèi)米子占用同一個(gè)量子態(tài)。因此，在絕對(duì)零度，費(fèi)米氣體的總能量大于費(fèi)米子數(shù)量與單獨(dú)粒子基態(tài)能量的乘積，并且，費(fèi)米氣體的壓力，稱為“簡(jiǎn)并壓力”，不等于零。這與經(jīng)典理想氣體的現(xiàn)象有很明顯的不同。簡(jiǎn)并壓力使得中子星或白矮星能夠抵抗萬(wàn)有引力的壓縮，因而得到穩(wěn)定平衡，不致向內(nèi)爆塌。

在低溫下，玻色原子氣體可以形成玻色-愛(ài)因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensation, BEC），這是由愛(ài)因斯坦在1925年的理論而預(yù)言的。費(fèi)米子由于泡利不相容原理，不能形成BEC。但可通過(guò)Feshbach共振，利用磁場(chǎng)調(diào)節(jié)費(fèi)米原子間的相互作用，使費(fèi)米子配對(duì)轉(zhuǎn)變成玻色型粒子而形成BEC。2100433B