一个在半导体中的电子 自由度是多少？

一楼没看清问题。为公平起见，我先把一楼的回答翻译成中文，加上我的评语【在黑括号内】，然后再给出我的回答。取决于你要解什么问题【没错】。如果我们只考虑自由费米子，那么狄拉克方程具有洛仑兹对称【胡言乱语。谁问＂自由费米子＂了？】。它的表象分类为H和自旋【H里不包含自旋？你上课睡着了吧？】。因此，我们选择这些变量【自旋是个变量，H可不是】。而且狄拉克方程具有平移不变性，所以可以用动量来表示其解【文不对题。半导体器件里几乎没有平移不变的问题】。当有相互作用时，应该用别的，如中心力问题中用角动量【越说离题越远。半导体里哪来的中心力问题？】。当耦合到电磁场时，事实上还有一个量子数，就是电荷【错！电荷在固体里是个常数，只有在量子场论里才是量子数】。还有，如果我们考虑电子的弱相互作用，那么还有同位旋【一楼这是在忽悠谁呢？半导体物理要考虑同位旋，那你是不是坐火箭上下楼啊？】正确答案：在玻耳兹曼方程中，电子的分布函数有七个变量：三个坐标、三个动量分量、一个时间变量。如果是稳态过程，时间变量可以去掉。即使是瞬态问题，时间也不是粒子的自由度。所以从玻耳兹曼方程讲，电子应该有六个自由度。从热力学意义上讲，每个动量分量都是相应方向坐标分量的共轭变量，所以只有三个自由度。除非做自旋电子学，否则自旋自由度可以不考虑。简言之：玻耳兹曼方程六个自由度，热力学三个自由度。

自由度是确定物体状态所需的独立坐标数，据热力学中的能量均分定理，每个自由度的能量相等（当然没考虑量子效应啦），都为Tk/2（振动包括动能和势能，所以振动能量为（Tk/2）*2），单原子分子仅有3个平动自由度，所以为3Tk/2，非刚性双原子分子有3个平动自由度，2个转动自由度，1个振动自由度，所以为（3+2+1*2）Tk/2，非刚性三原子分子有3个平动自由度，3个转动自由度，3个振动自由度所以为（3+3+3*2）Tk/2，刚性分子不用考虑振动，一般非刚性分子有3*n个自由度,3个平动自由度,3个转动自由度,（n为原子个数，n>2）,所以有n-6个振动自由度。不能说每个分子的能量都是iTk/2，这是统计规律。

自由度是一个多义词，所指的意思分别是：

1、自由度指的是统计学术语：

自由度指的是计算某一统计量时，取值不受限制的变量个数。通常df=n-k。其中n为样本数量，k为被限制的条件数或变量个数，或计算某一统计量时用到其它独立统计量的个数。自由度通常用于抽样分布中。

2、自由度指的是热力学自由度：

一个平衡系统中，在不引起旧相消失或新相产生的条件下，可以独立改变的强度。如温度、压力和组成称为自由度，自由度的数目称为自由度数，用“f”表示。

3、自由度指的是力学：

自由度是完整地描述一个力学系统的运动所需要的独立变数的个数。一个力学系统，它的自由度和独立的动力方程的个数是相同的。因为一个刚体的平衡条件有6个，所以，刚体的自由度是六。

4、自由度指的是物理学的自由度：

自由度是指物理学当中描述一个物理状态，独立对物理状态结果产生影响的变量的数量，如运动自由度是确定一个系统在空间中的位置所需要的最小坐标数。

5、自由度指的是机械系统的自由度：

自由度是根据机械原理，机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，亦即为了使机构的位置得以确定，必须给定的独立的广义坐标的数目，其数目常以F表示。

参考资料来源：百度百科—自由度

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