Міністерство освіти Республіки Білорусь
Установа освіти «Білоруський державний університет інформатики та радіоелектроніки»
Факультет радіотехніки й електроніки
Кафедра мікро- та наноелектроніки
Курсова робота
Дисципліна: Фізика конденсованого стану
на тему: Порівняльна характеристика моделей Друде і Зоммерфельда
Студент: ФРЕ, 3 курс, гр. 243301
Федорук Платон Віталійович
Керівник: доктор фізико -
математичних наук
Мігас Дмитро Борисович
Мінськ, 2 014
ЗМІСТ
ВСТУП
. Модель Друде
.1 Основні припущення моделі Друде
.1.1 Перше припущення
.1.2 Друге припущення
.1.3 Третє припущення
.1.4 Четверте припущення
. Теорія металів Зоммерфельда
.1 Зомерфельдовская теорія провідності в металах
.1.1 Середня довжина вільного пробігу
.1.2 Теплопровідність
.1.3 Термо-е.р.с
.1.4 Інші властивості
ВИСНОВОК
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Введення
електрон метал Друде Зоммерфельд
Цілий ряд властивостей металу і напівпровідників може бути вивчений досить глибоко з використанням найпростіших моделей будови речовини.
До таких моделей належать і дві моделі металів: класична теорія металів Друде і квантовомеханічна теорія металів Зоммерфельда. Слово класична тут використано в тому сенсі, що в основі теорії Друде лежить класична (ньютонівська) механіка.
. Модель Друде
У цьому розділі ми розглянемо теорію провідності металів, запропоновану Друде на зорі нашого сторіччя. Успіхи моделі Друде були значними; вона і по теперішній день часто використовується, оскільки дозволяє швидко побудувати наочну картину і отримати грубі оцінки характеристик, більш точне визначення яких могла б зажадати складного аналізу. Однак модель Друде не могла пояснити деякі експерименти і, крім того, приводила до ряду концептуальних труднощів, що й визначило коло питань, з якими теорії металів довелося мати справу в наступну чверть століття. Вони знайшли свій дозвіл лише після створення складної і тонкої квантової теорії твердого тіла.
. 1 Основні припущення моделі Друде
У 1897 р Томсон відкрив електрон. Це відкриття зробило величезний і безпосередній вплив на теорію матерії і дозволило також пояснити провідність металів. Через три роки після відкриття Томсона Друде розробив свою теорію електро- і теплопровідності. При цьому він розглядав електрони в металі як електронний газ і застосував до нього кінетичну теорію газів, виявилася дуже плідною.
У кінетичної теорії, в її найпростішій формі, вважають, що молекули газу являють собою однакові тверді сфери, які рухаються по прямих лініях до тих пір, поки не зіткнуться один з одним. Передбачається, що тривалість окремого зіткнення пренебрежимо мала і що між молекулами не діють ніяких інших сил, крім виникають у момент зіткнення.
У найпростіших газах є лише частинки одного сорту, в металах ж їх повинно бути щонайменше два: електрони заряджені негативно, а метал в цілому електрично нейтральний. Друде припустив, що компенсуючий позитивний заряд належить значно більше важким частинкам, які він вважав нерухомими. У той час, однак, ще не розуміли точно, чому в металі є подібні легкі рухливі електрони і більш важкі нерухомі позитивно заряджені іони. Вирішення цієї проблеми стало одним з фундаментальних досягнень сучасної квантової теорії твердого тіла. При обговоренні моделі Друде, однак, нам буде достатньо просто припустити (для багатьох металів це припущення виправдане), що коли атоми металевого елемента об'єднуються, утворюючи метал, валентні електрони звільняються і отримують можливість вільно пересуватися по металу, тоді як металеві іони залишаються незмінними і грають роль нерухомих позитивних частинок теорії Друде. Ця модель схематично зображено на малюнку 1.1. Кожен окремий атом металевого елемента має ядро ??із зарядом, де - атомний номер і е - величина заряду електрона (од.,. Навколо ядра розташоване електронів з повним зарядом -. Деяке число Z з них - це слабо пов'язані валентні електрони. Залишаються - Z електронів досить сильно пов'язані з ядром; вони відіграють меншу роль в хімічних реакціях і носять назву електронів атомного остова. Коли ізольовані атоми об'єднуються, утворюючи...
