質問: 分配関数(状態和)がわかりません。 統計力学とかで出てくる分配関数(状態和)がありますが、物理的な意味がよくわかってません。 σexp(-β・ei)とありますがどういう意味なんでしょうか? またある問題でエネルギー準位ε=(n+1/2)hνのn個の独立な調和振動系子の系があり この調和振動子一個に対する状態和が z=1/{2sinh(hν/2kb・t)} となることを示せという問題があるんですが問題の意味すらよくわかりません。 一個に対する状態和?という感じです。 どうかお願いします。
回答: >状態というのが量をもっているわけなんですが >状態というのはどういう量なんですか? すでに、siegmund さんが書かれておられるように エネルギー e_i の状態の実現確率がボルツマン因子 exp(-βe_i) に比例します。 このあたりの手順は統計力学の教科書に載っていると思います。 少し混乱しておられるようなので、簡単な例を出してみます。 さいころを1個振ることを考えてみます。 さいころの目がx(x=1~6)になる確率を p(x) とすると、 1の目が出るという状態の実現確率は p(1) などというように表すことが出来ますね。 このときの状態和は z=σp(x) =p(1)+p(2)+...+p(6) =6*1/6 =1 ということになります。 >速度やモーメントならしっくりきますが状態というのは一体何なんでしょうか? さいころで言うと状態は「1の目が出ること」などに対応します。 この場合は6つの状態を取り得ますね。 >一個に対する状態和? 粒子が一個であっても e_n =(n+1/2)hν という結果を見れば、 基底状態 e_0 = hν/2 の状態にあるかもしれないし、 励起状態の1つ e_1 = (1+1/2)hν = 3/2*hν のエネルギー状態にあるかもしれない、 というようにとり得る状態は1つではないことがわかります。 あとは、先のさいころの例と同様に e_0 の状態にある確率が exp(-βe_0) e_1 の状態にある確率が exp(-βe_1) : ですからこれらの確率の無限和をとるだけです。 この質問とは関係ないですが、 その後、相対論の理解は進みましたか?