Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Теории проводимости металлов Друде и Зоммерфельда

Введение

Металлы занимают особое положение в физике твердого тела, обнаруживая ряд поразительных свойств, отсутствующих у других твердых тел Хотя большинство обычно встречающихся нам твердых тел не являются металлами, с конца XIX столетия до настоящего времени металлы играют важную роль в теории твердого тела. Последние сто лет физики пытаются построить простые модели металлического состояния, которые позволили бы качественно и даже количественно объяснить характерные металлические свойства. В ходе этих поисков блестящим успехам неоднократно сопутствовали также, казалось бы, безнадежные неудачи.

Далее мы будем рассматривать теории проводимости металлов Друде и Зоммерфельда предложенные в начале ХХ века. Успехи данных моделей были значительными. Данные теории часто применяются и сегодня, поскольку дают возможность быстро построить наглядную и картину и получить оценки характеристик. В данной работе будут указаны свойства металлов, объясненные при помощи данных моделей, проведен сравнительный анализ, указаны различия одной теории от другой, а также преимущества и недостатки данных теорий.

1Модель Друде

Первая простейшая классическая модель газа свободных электронов в металле была построена Друде в 1900г.. В своей модели (рисунок1.1), Друде рассматривал электроны в металле как электронный газ и применил к нему кинетическую теорию газов, что оказалось весьма плодотворным.

а - схематическое изображение изолированного атома; б - в металле ядро и ионный остов сохраняют ту же конфигурацию, что и в изолированном атоме, а валентные электроны покидают атом и образуют электронный газ.

Рисунок 1.1

К основным предположениям теории Друде относятся следующие:

1. В интервале между столкновениями при отсутствии внешних электромагнитных полей каждый электрон движется прямолинейно и с постоянной скоростью, а под действием внешних полей электрон движется в соответствии с законами Ньютона. При этом не учитывается взаимодействие электрона с другими электронами (приближение независимых электронов) и ионами (приближение свободных электронов).

2. При соударении электроны отскакивают от непроницаемых сердцевин ионов. Т.е. процесс рассеяния электронов рассматривается как простая механическая модель, согласно которой электрон отскакивает от иона к иону (рисунок 1.2).

Траектория электрона проводимости, рассеивающегося на ионах, в соответствии с представлениями Друде

Рисунок 1.2 -- Траектория электрона проводимости, рассеивающегося на ионах, в соответствии с представлениями Друде.

3. Электроны испытывают столкновения за единицу времени с вероятностью, равной 1/ф, где ф представляет собой время свободного пробега или время релаксации. За это время электрон проходит расстояние, равное его средней длине свободного пробега л.

4. Электроны приходят в состояние теплового равновесия благодаря столкновениям. Скорость электрона сразу же после столкновения не связана с его скоростью до столкновения и направлена случайным образом.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее