第四章 金属***电子气模型 1 金属的Drude模型 金属在固体特性的研究中占据重要位置：元素单质材 料中最为常见的是金属；金属具有良好的电导率、热导 率等。尝试对金属特性的理解也是现代固体理论的发端 。 在J/J/Thomson于1897年发现电子3年之后，Drude根据 气体运动论建立了金属***电子气模型，把金属中的电 子看到由电子组成的理想气体。 作为研究金属特性的Drude模型在1900年提出，现在仍 然被用来迅速了解金属及其它一些材料的特性。这个模 型后来经过稍许修改就取得了巨大成功。 1/ Drude模型 1）传导电子和芯电子 Na/ K L M 1s 2s2p 3s 2 8 1 Na 蒸汽 3s 轨道半径 0/19 nm Na 固体 最近邻原子间距 0/365 nm 1/ Drude模型 1）传导电子和芯电子 Na/ K L M 1s 2s2p 3s 2 8 1 芯电子(core electrons) Na 蒸汽 3s 轨道半径 0/19 nm Na 固体 最近邻原子间距 0/365 nm 传导电子 conduction electron 1/ Drude模型和凝胶模型 1）传导电子和芯电子 凝胶模型 （Jellium model） 金属就是正离子浸没于传导电子气中的*** 体。正离子和传导电子气之间的相互作用就是金属 中原子的结合力。金属表面存在着一种把传导电子 ***在金属范围内的势垒，而在金属内部，势能是 均匀的，好像传导电子在一个均匀的势场中运动， 相对势能为零。 2) 传导电子密度 传导电子密度 n：单位体积的传导电子数 原子数/mole/ N0 = 6/022 1023，Avogadro常数 mole数/cm3/ m/A/ 其中 m是金属的质量密度（g/cm3），A 是元素的原子量 Z是每个原子贡献的价电子（传导电子）数目 （电子密度） 对于金属，n的典型值为1022-1023/cm3。这个值要比理想 气体的密度高上千倍 将每个电子平均占据的体积等效成球体，则： 定义电子占据体积的等效球半径： rs的典型值。 3) Drude模型的假设 （1）***电子近似（Free electron approximation）： 忽略电子离子的相互作用 ***电子近似（Independent electron approximation）： 忽略电子电子之间的相互作用 （2）电子之间的碰撞是瞬时的，经过碰撞，电子速度的改 变也是突然的。 （3）电子在dt时间所受碰撞的几率正比于 dt/ 通常被成为弛豫时间（Relaxation time），相应的近似被 成为弛豫时间近似（Relaxation time approximation）。 这个图像所描述的碰撞过程为：电子在某时刻受到碰撞 ，电子的速度瞬时被改变，然后电子的运动为***运动 ，（如果存在外场，会受到外场力的作用），电子平均 ***运动时间后再一次受到碰撞。 （4）电子通过碰撞处于热平衡状态。电子热平衡的获得被假 定通过一个简单的途径达到，即碰撞前后的速度没有关联（ 电子对自己的速度历史没有记忆
郑重声明：
1. 《金属***电子气模型》内容来源于互联网，版权归原著者或相关公司所有。
2. 若《86561825文库网》收录的文本内容侵犯了您的权益或隐私，请立即通知我们删除。
