在分子运动论 中,爱因斯坦关系 是一个以前没有想到的关系,由阿尔伯特·爱因斯坦 在1905年和Marian Smoluchowski在1906年独立发现:
D
=
μ
p
k
B
T
{\displaystyle D={\mu _{p}\,k_{B}T}}
把D ——扩散常数 ,和μp ——粒子的迁移率联系起来;其中
k
B
{\displaystyle k_{B}}
是玻尔兹曼常数 ,T 是绝对温度 。
迁移率μp 是粒子的终极速度与作用力之比:μp = vd / F 。
这个方程是涨落耗散定理 的一个早期的例子。它在电子扩散的现象中经常使用。
在低雷诺数 的极限下,迁移率
μ
{\displaystyle \mu }
是阻力系数
γ
{\displaystyle \gamma }
的倒数。对于半径为
r
{\displaystyle r}
的球形粒子,斯托克斯定律 给出:
γ
=
6
π
η
r
,
{\displaystyle \gamma =6\pi \,\eta \,r,}
其中
η
{\displaystyle \eta }
是介质的黏度 。因此爱因斯坦关系变为:
D
=
k
B
T
6
π
η
r
{\displaystyle D={\frac {k_{B}T}{6\pi \,\eta \,r}}}
这个方程也称为斯托克斯-爱因斯坦关系 或斯托克斯-爱因斯坦-萨瑟兰方程 [ 1] 。它可以用于估计球状蛋白 在水溶液中的扩散系数 :对于100kDalton 的蛋白质,我们得到
D
{\displaystyle D}
~10-10 m² s-1 ,假设蛋白质的密度是“标准”的~1.2 103 kg m-3 。
当应用于电传导 的时候,通常把电迁移率定义为机械导纳
μ
p
{\displaystyle \mu _{p}}
与载流子的电荷q 的乘积:
μ
q
=
q
∗
μ
p
{\displaystyle \mu _{q}=q*{\mu _{p}}}
也可以表述为:
μ
q
=
v
d
E
{\displaystyle \mu _{q}={{v_{d}} \over {E}}}
其中E 是施加的电场;因此爱因斯坦关系变为:
D
=
μ
q
k
B
T
q
{\displaystyle D={{\mu _{q}\,k_{B}T} \over {q}}}
在任意态密度 的半导体 中,爱因斯坦关系为:
D
=
μ
q
p
q
d
p
d
η
{\displaystyle D={{\mu _{q}\,p} \over {q{{d\,p} \over {d\eta }}}}}
其中
η
{\displaystyle \eta }
是化学势 ,p是粒子数。
^ 存档副本 (PDF) . [2009-03-02 ] . (原始内容存档 (PDF) 于2010-07-04).
"Fluctuation-Dissipation: Response Theory in Statistical Physics" by Umberto Marini Bettolo Marconi, Andrea Puglisi, Lamberto Rondoni, Angelo Vulpiani, [1] (页面存档备份 ,存于互联网档案馆 )