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  • 1 # 青墨留香

    實際上,德拜用不同和更加簡單的方法推出了這個方程。利用連續介質的固體力學,他發現頻率小於某個特定值的振動狀態的數目趨近於:

    n \sim {1 \over 3} \nu^3 V F\,,

    其中V是體積,F是一個因子,他從彈性係數和密度計算。把這與溫度T的量子諧振子的期望能量(已經由愛因斯坦在他的模型中使用)結合,便給出能量:

    U = \int_0^\infty \,{h\nu^3 V F\over e^{h\nu/kT}-1}\, d\nu\,,

    如果振動頻率趨於無窮大。這個形式給出了T4的表現,它在低溫時是正確的。但德拜意識到N個原子不可能有超過3N個振動狀態。他假設在原子固體中,振動狀態的頻譜將繼續遵循以上的規則,到一個最大的頻率νm為止,使得總的狀態數目為3N:

    3N = {1 \over 3} \nu_m^3 V F \,.

    德拜知道這個假設不是真正正確的(較高的頻率比假設要更加密集),但它保證了高溫時的正確表現(杜隆-珀蒂定律)。於是,能量由以下給出:

    U = \int_0^{\nu_m} \,{h\nu^3 V F\over e^{h\nu/kT}-1}\, d\nu\,,

    = V F kT (kT/h)^3 \int_0^{T_D/T} \,{x^3 \over e^x-1}\, dx\,,

    其中TD是hνm / k。

    = 9 N k T (T/T_D)^3 \int_0^{T_D/T} \,{x^3 \over e^x-1}\, dx\,,

    = 3 N k T D_3(T_D/T)\,,

    其中D3是一個函式,後來命名為三階德拜函式。

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