Gratis elektronteori:
* Grundläggande antagande: Denna teori antar att elektroner i en metall är helt fria att röra sig genom hela materialet. De är inte bundna till specifika atomer och uppför sig som en gas med fria partiklar.
* interaktioner: Den ignorerar interaktioner mellan elektroner och de positiva jonerna i metallgitteret.
* Applikationer: Denna enkla modell är användbar för att förstå grundläggande egenskaper hos metaller, som elektrisk konduktivitet, värmeledningsförmåga och den specifika värmen. Det kan också förklara Drude -modellen, vilket hjälper till att förstå de optiska egenskaperna hos metaller.
* Begränsningar: Det misslyckas med att förklara följande:
* Bandstruktur: Förekomsten av energiband i metaller, vilket är avgörande för att förstå deras elektriska och optiska beteende.
* Kristallstruktur: Beroende av egenskaper på metallens kristallstruktur.
* magnetiska egenskaper: Teorin kan inte redogöra för metallernas magnetiska egenskaper.
Nästan fri elektronteori:
* Grundläggande antagande: Denna teori erkänner att elektroner i en metall inte är helt fria men upplever en svag periodisk potential från de positiva jonerna i gitteret.
* interaktioner: Den beaktar den svaga periodiska potentialen som elektroner möter på grund av jonkärnorna, men fortfarande behandlar interaktioner som störningar.
* Applikationer: Denna modell är mer exakt än den fria elektronteorin och kan förklara följande:
* Bandstruktur: Det leder till bildandet av energiband och förklarar förekomsten av energiknap mellan dem.
* Kristallstruktur: Teorin förklarar hur kristallstrukturen påverkar bandstrukturen och metallens egenskaper.
* fermi yta: Det förutsäger exakt formen på Fermi -ytan, vilket är avgörande för att förstå många elektroniska egenskaper.
* Begränsningar:
* Starka interaktioner: Det fungerar inte bra för metaller med starka interaktioner mellan elektroner och gitteret (t.ex. övergångsmetaller).
Sammanfattningsvis:
* Den fria elektronteorin är en förenklad modell som ger en grundläggande förståelse för metaller, men den har begränsningar.
* Den nästan fria elektronteorin är mer sofistikerad och betraktar den svaga periodiska potentialen från gitteret. Detta gör det möjligt att förklara mer komplexa fenomen och ger en mer exakt beskrivning av elektroniskt beteende i metaller.
Valet av vilken teori du ska använda beror på den specifika egenskapen du vill förstå och metallens komplexitet.
