مدل الکترون آزاد: تفاوت میان نسخه‌ها

ابرابزار
(مقاله اصلاح و گسترش یافت)
(ابرابزار)
در فیزیک حالت جامد ،جامد، '''مدل الکترون آزاد''' یک مدل ساده برای رفتار حامل هایحامل‌های بار در یک جامد فلزی است.اساسا اساساً در سال 1927 ۱۹۲۷ این مدل توسط آرنولد سامرفلد ،سامرفلد، که مدل کلاسیکی [[مدل دروده|دروده]] را با مکانیک کوآنتمی آماری Fermi-Dirac ترکیب کرده بود ،بود، توسعه یافته و از این رو به عنوان مدل Drude-Sommerfeld نیز شناخته میمی‌شود. شود.مدل الکترون آزاد بسیاری از تناقضات مربوط به [[مدل دروده]] را  حل و بینش ما را به تعدادی از خواص دیگر فلزات بهبود بخشیده است بخشیده‌است. مدل الکترون آزاد  فلزات را تشکیل شده از یک گاز الکترونی کوانتومی میبیندمی‌بیند که یون هایون‌ها تقریباتقریباً هیچ نقشی ندارند. این مدل هنگام استفاده روی فلزات قلیایی و نجیب پیش بینی هایپیش‌بینی‌های بسیار مناسبی ارائه می دهد می‌دهد.
 
با توجه به سادگی آنآن، ،به‌طور به طور شگفت آوریشگفت‌آوری در توضیح بسیاری از پدیده های آزمایشیپدیده‌های ،آزمایشی، به ویژه موارد زیر موفق است:
* [[قانون ویدمان-فرانتس]] که [[مقاومت ویژه و رسانندگی الکتریکی|هدایت الکتریکی]] و [[رسانندگی گرمایی|هدایت حرارتی]] را به هم مربوط میکند می‌کند.
 
* [[قانون ویدمان-فرانتس]] که [[مقاومت ویژه و رسانندگی الکتریکی|هدایت الکتریکی]] و [[رسانندگی گرمایی|هدایت حرارتی]] را به هم مربوط میکند .
* وابستگی ظرفیت گرمایی الکترونی به دما.
* شکل [[چگالی حالات]] الکترونیکی
* دامنه مقادیر انرژی باند هاباندها
* رسانش الکتریکی
* [[ضریب Seebeck]] در [[اثر ترموالکتریکی|اثر ترموالکتریک]]
* [[گسیل گرمایونی]] و [[گسیل میدانی الکترون]] از فلزات فله(bulk metals).
 
در مدل الکترون آزاد چهار فرض اصلی در نظر گرفته شده استشده‌است:
 
تقریب الکترون آزاد: برهم کنش بین یونها و الکترونهای ظرفیتی غالباً کنار گذاشته شده است ،شده‌است، مگر در شرایط مرزی. یونها فقط فلز را از نظر بار الکتریکی خنثی نگه می دارندمی‌دارند. بر خلاف مدل دروده ، یوندروده، هایون‌ها لزوماً منبع برخورد نیستند.
در مدل الکترون آزاد چهار فرض اصلی در نظر گرفته شده است:
 
تقریب الکترونی مستقل: برهم کنش بین الکترونها نادیده گرفته می شودمی‌شود. میدان هایمیدان‌های الکترواستاتیک در فلزات به دلیل اثر [[پوشش میدان الکتریکی]] ضعیف هستند.
تقریب الکترون آزاد: برهم کنش بین یونها و الکترونهای ظرفیتی غالباً کنار گذاشته شده است ، مگر در شرایط مرزی. یونها فقط فلز را از نظر بار الکتریکی خنثی نگه می دارند. بر خلاف مدل دروده ، یون ها لزوماً منبع برخورد نیستند.
 
تقریب زمان Relaxation: مکانیسم ناشناخته ای سبب پراکندگی الکترون هاالکترون‌ها میشودمی‌شود به گونه ای که احتمال برخورد الکترون با معکوس زمان استراحت(relaxation time) متناسب است ،است، که نشان دهنده میانگین زمان بین برخوردها است. برخورد هابرخوردها به پیکربندی الکترونیکی بستگی ندارد.
تقریب الکترونی مستقل: برهم کنش بین الکترونها نادیده گرفته می شود. میدان های الکترواستاتیک در فلزات به دلیل اثر [[پوشش میدان الکتریکی]] ضعیف هستند.
 
[[اصل طرد پاولی|اصل طرد پائولی]]: هر حالت کوانتومی سیستم فقط توسط یک الکترون واحد قابل اشغال است. این محدودیت از حالت هایحالت‌های الکترونیکی موجود توسط آمار Fermi-Dirac در نظر گرفته شده استشده‌است (همچنین به گاز فرمی مراجعه کنید). پیش بینی هایپیش‌بینی‌های اصلی مدل الکترون آزاد توسط [[توضیح سامرفیلد]] از اشغال Fermi-Dirac گونه برای انرژی در اطراف سطح Fermi مشتق شده استشده‌است.<ref>{{یادکرد وب|نشانی= http://www.britannica.com/EBchecked/topic/218227/free-electron-model-of-metals|عنوان= free-electron model of metals (physics)| ناشر = [[دانشنامه بریتانیکا|Encyclopedia Britannica Online]]|تاریخ بازبینی=29 July 2013|کد زبان=en}}</ref>
تقریب زمان Relaxation: مکانیسم ناشناخته ای سبب پراکندگی الکترون ها میشود به گونه ای که احتمال برخورد الکترون با معکوس زمان استراحت(relaxation time) متناسب است ، که نشان دهنده میانگین زمان بین برخوردها است. برخورد ها به پیکربندی الکترونیکی بستگی ندارد.
 
== جستارهای وابسته ==
[[اصل طرد پاولی|اصل طرد پائولی]]: هر حالت کوانتومی سیستم فقط توسط یک الکترون واحد قابل اشغال است. این محدودیت از حالت های الکترونیکی موجود توسط آمار Fermi-Dirac در نظر گرفته شده است (همچنین به گاز فرمی مراجعه کنید). پیش بینی های اصلی مدل الکترون آزاد توسط [[توضیح سامرفیلد]] از اشغال Fermi-Dirac گونه برای انرژی در اطراف سطح Fermi مشتق شده است.<ref>{{یادکرد وب|نشانی= http://www.britannica.com/EBchecked/topic/218227/free-electron-model-of-metals|عنوان= free-electron model of metals (physics)| ناشر = [[دانشنامه بریتانیکا|Encyclopedia Britannica Online]]|تاریخ بازبینی=29 July 2013|کد زبان=en}}</ref>
* [[تراز فرمی]]
* [[گاز فرمی]]
 
== پانویس ==