简答题

论述量子自由电子导电理论与经典导电理论的异同点。

正确答案

(1)经典电子理论:经典理论认为,在金属晶体中,离子构成了晶格点阵,并形成一个均匀的电场,价电子是完全自由的,称为自由电子,他们弥散分布于整个点阵之中,就像气体分子充满整个容器一样,因此称为“电子气”。自由电子的运动遵循经典力学气体分子的运动规律,自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用仅仅是类似于机械碰撞而已。在没有外加电场作用时,金属中的自由电子沿各个方向运动的几率相同,因此不产生电流。当对金属施加外电场时,自由电子沿电场方向作加速运动,从而形成电流。在自由电子定向运动过程中,要不断地与正离子发生碰撞,使电子受阻,这就是产生电阻的原因。
(2)量子自由电子理论:和经典电子理论一样,量子自由电子理论同样认为金属中正离子形成的电场是均匀的,价电子与离子间没有相互作用,且为整个金属所有,可以在整个金属中自由运动。但这一理论认为,金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态,而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态,即具有不同的能级。该理论认为,电子具有波粒二象性。

答案解析

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