Плотность состояний - число возможных физически неэквивалентных энергетич. состояний в малом
интервале энергии
отнесённое к ширине интервала
где - число состояний
с энергиями между
(с учётом возможного вырождения энергетич. состояний). Для колебат. степеней
свободы системы часто имеют в виду спектральную П. с.
определяемую по числу состояний на интервал частот
В этом случае
П. с. имеет смысл вводить, либо если система
обладает непрерывным энергетич. спектром, либо если спектр дискретен, когда
расстояние между соседними энергетич. уровнями мало по сравнению с
Если состояния системы определяются широко разнесёнными по
дискретными уровнями, каждый из к-рых расщепляется в области, узкие по
сравнению с расстоянием между уровнями, то вводят П. с. вблизи каждого
дискретного уровня. Это имеет место, напр., при движении электронов в сильном
квантующем магн. поле (см. квантовые уровни - Онсагера
квантование). Для свободных нерелятивистских частиц со спином s состояния характеризуются импульсом р и проекцией спина, а энергия
= р2/2т (т - масса) П. с. зависит только от р:где
множитель v = 2s + 1 учитывает вырождение по спину
s. Для квазичастиц твёрдого тела эта зависимость является более сложной,
напрю для электронов проводимости с энергетич. спектром
где интегрирование ведётся по изоэнергетич.
поверхности
= const в пространстве квазиимпульсов, ds - элемент площади на этой
поверхности;
- градиент в пространстве квазиимпульсов. Для спектральной П. с.
где k - волновой вектор, а интегрирование ведётся по поверхности
= const. Подынтегральные выражения для П. с. имеют особенности в точках,
в к-рых групповые скорости
обращаются в 0. Эти точки наз. критическими, а соответствующие особенности
в -
Ван
Хова особенностями.
Информация о П. с. существенна при определении
термодинамич. характеристик твёрдых тел (теплоёмкость, магн. восприимчивость
и др.), задаваемых интегралами по энергии от соответствующих микроскопич.
величин, умноженных на функцию распределения и П. с. На кинетич. характеристики
(электропроводность, теплопроводность и др.) также влияет П. с. При этом
для вырожденных систем, ферми-частиц, напр. электронов в
металлах, особенно
важна П. с. на поверхности Ферми
входящая непосредственно в виде множителя в большинство макроскопич. характеристик
системы. Для полупроводников наиб. важна П. с. вблизи дна зоны проводимости
и потолка валентной зоны.
Для систем, к-рые подчиняются случайному
распределению в пространстве, в частности для конденсиров. неупорядоченных
систем (жидкости, стёкла, аморфные вещества и пр.), П. с. является
осн. характеристикой энергетич. спектра. Т. к. П. с. является самоусредняющейся
величиной (см. Мезоскопика неупорядоченной системы), то можно оперировать
с П. с., усреднённой по пространств. распределениям частиц (в то время
как понятие усреднённого энергетич. спектра лишено смысла).
А. Э. Мейерович