자유 전자 이론 가정 :
Drude 모델이라고도하는 자유 전자 이론은 금속의 전기 및 열전도율을 설명하는 데 사용되는 단순화 된 모델입니다. 그것은 몇 가지 가정을 만듭니다.
1. 자유 전자 :
* 금속 원자는 외부 전자가 느슨하게 결합 된 것으로 가정하며, 이는 원자에서 쉽게 분리되어 금속 전체에 자유롭게 움직일 수 있습니다. . 이 전자는 "자유 전자"라고합니다.
* 금속의 양의 이온은 격자 구조로 고정 된 것으로 간주됩니다. 이것은 이온들 사이의 상호 작용이 그것들을 안정적인 배열로 유지하기에 충분히 강하다고 가정한다.
2. 고전적인 움직임 :
* 유리 전자는 뉴턴의 운동 법칙에 따라 고전 입자로 취급됩니다. 이것은 그들의 움직임이 양자 역학이 아닌 고전 물리학에 의해 지배된다는 것을 의미합니다.
* 전자는 외부 전기장이 없을 때 선호되는 방향없이 무작위로 이동하는 것으로 가정합니다.
3. 충돌 :
* 유리 전자는 격자의 양의 이온과 충돌합니다. 이러한 충돌은 완벽하게 탄력적 인 것으로 가정되므로 에너지가 손실되지 않습니다. 실제 충돌이 완벽하게 탄력적이지 않기 때문에 이것은 단순화입니다.
4. 평균 자유 경로 :
* 전자는 충돌 사이에 일정한 평균 거리가 충돌 사이에 이동하는 충돌 사이의 직선으로 이동하는 것으로 가정합니다. 이 거리는 평균 자유 경로라고합니다.
5. 열 평형 :
* 전자는 격자와 열 평형 상태에있는 것으로 가정합니다. 이는 전자의 평균 운동 에너지가 이온의 평균 운동 에너지와 동일하다는 것을 의미합니다.
6. 전기장 :
* 전기장의 존재하에 전자는 들판에 의해 가속되고 필드와 반대 방향으로 움직입니다. . 이것은 전기 전도로 이어집니다.
유리 전자 이론의 한계 :
* 자유 전자 이론은 금속의 비열 용량을 정확하게 예측하지 못합니다.
* 자기장에서 전류를 운반하는 도체를 가로 지르는 전압의 모양 인 홀 효과를 설명하지 못합니다.
* 이론은 전자의 양자 특성을 고려하지 않습니다.
그 한계에도 불구하고, 자유 전자 이론은 금속의 기본 전기 및 열 특성을 이해하기위한 간단하고 유용한 프레임 워크를 제공합니다. 전자의 양자 특성과 전자와 격자 사이의 상호 작용을 고려하는보다 정교한 모델의 기초를 형성합니다.
