简答题

经典自由电子论、量子自由电子论和能带理论分析材料导电性理论的主要特征是什么?

正确答案

经典自由电子论:连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动;量子自由电子论:不连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动;能带理论:不连续能量分布的价电子在周期性势场中的运动。
根据经典自由电子论,金属是由原子点阵组成的,价电子是完全自由的,可以在整个金属中自有运动,就好像气体分子能够在一个容器内自由运动一样,故可以把价电子看出“电子气”。自由电子的运动遵从经典力学的运动规律,遵守气体分子运动论。在电场的作用下,自由电子将沿电场的反方向运动,从而在金属中形成电流。
量子自由电子论认为,金属离子形成的势场各处都是均匀的,价电子是共有化的,它们可以不属于某个原子,可以在整个金属内自有运动,电子之间没有相互作用。电子运动遵从量子力学原理,即电子能量是不连续的,只有出于高能级的电子才能够跃迁到低能级,在外电场的作用下,电子通过跃迁实现导电。
能带理论认为,原子在聚集时,能级变成了能带,在某些价带内部,只存在着部分被电子占据的能级,而在价带中能量较高的处于上方的能级很少有电子占据,在外场作用下,电子就能够发生跃迁,从而实现导电。

答案解析

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