Hvad er forskellen mellem fri elektronteori og næsten teori?

Du henviser sandsynligvis til gratis elektronteori og næsten gratis elektronteori . Disse er begge modeller, der bruges i faststoffysik til at forklare opførsel af elektroner i metaller. Her er en sammenbrud af deres vigtigste forskelle:

Gratis elektronteori:

* Grundlæggende antagelse: Denne teori antager, at elektroner i et metal er helt frie til at bevæge sig gennem hele materialet. De er ikke bundet til specifikke atomer og opfører sig som en gas med frie partikler.

* interaktioner: Det ignorerer samspillet mellem elektroner og de positive ioner i metalgitteret.

* applikationer: Denne enkle model er nyttig til at forstå de grundlæggende egenskaber ved metaller, såsom elektrisk ledningsevne, termisk ledningsevne og den specifikke varme. Det kan også forklare Drude -modellen, som hjælper med at forstå metallers optiske egenskaber.

* Begrænsninger: Det forklarer ikke følgende:

* båndstruktur: Eksistensen af ​​energibånd i metaller, som er afgørende for at forstå deres elektriske og optiske opførsel.

* krystalstruktur: Afhængighed af egenskaber af metalens krystalstruktur.

* Magnetiske egenskaber: Teorien kan ikke redegøre for metallers magnetiske egenskaber.

Næsten gratis elektronteori:

* Grundlæggende antagelse: Denne teori anerkender, at elektroner i et metal ikke er helt frie, men oplever et svagt periodisk potentiale fra de positive ioner i gitteret.

* interaktioner: Den betragter det svage periodiske potentiale, som elektroner støder på på grund af ionkernerne, men behandler stadig interaktionerne som forstyrrelser.

* applikationer: Denne model er mere nøjagtig end den frie elektronteori og kan forklare følgende:

* båndstruktur: Det fører til dannelse af energibånd og forklarer eksistensen af ​​energihuller mellem dem.

* krystalstruktur: Teorien forklarer, hvordan krystalstrukturen påvirker båndstrukturen og metalens egenskaber.

* Fermi Surface: Det forudsiger nøjagtigt formen på Fermi -overfladen, som er afgørende for at forstå mange elektroniske egenskaber.

* Begrænsninger:

* Stærke interaktioner: Det fungerer ikke godt for metaller med stærke interaktioner mellem elektroner og gitteret (f.eks. Overgangsmetaller).

Kortfattet:

* Den frie elektronteori er en forenklet model, der giver en grundlæggende forståelse af metaller, men den har begrænsninger.

* Den næsten frie elektronteori er mere sofistikeret og overvejer det svage periodiske potentiale fra gitteret. Dette giver det mulighed for at forklare mere komplekse fænomener og giver en mere nøjagtig beskrivelse af elektronisk opførsel i metaller.

Valget af, hvilken teori der skal bruges, afhænger af den specifikke egenskab, du vil forstå, og metalets kompleksitet.