Квантовая теория - металл
Cтраница 3
Статья была посвящена популярному изложению квантовой теории металлов. [31]
Это заключение противоречит, однако, всей совокупности наших сведений о природе металлов и долгое время являлось одной из главнейших трудностей, противостоявших электронной теории металлов. Противоречие это вполне удовлетворительно разрешается квантовой теорией металлов. [32]
На самом же деле с повышением температуры электропроводность падает и в этом заключается характерная особенность металлов. Поведение валентных электронов правильно описывается квантовой теорией металлов, которая представляет собой приложение квантовой. [33]
В классической электронной теории считается, что средняя кинетическая энергия электронов зависит только от температуры, а следовательно, при одинаковой температуре одна и та же внутри обоих соприкасающихся металлов. В действительности же, как показывает квантовая теория металлов, средняя кинетическая энергия электронов в различных металлах не одинакова, а значит, переход электронов из одного металла в другой, независимо от существования контактной разности, сопровождается выделением или поглощением тепла. Поэтому и коэффициент Пельтье не равен внутренней контактной разности потенциалов. [34]
 |
Демонстрация существования контактной разности потенциалов. [35] |
Следовательно, и электродвижущая сила цепи, составленной из каких угодно проводников первого класса, но находящихся при одинаковой температуре, равна нулю. Такой же результат получается и в квантовой теории металлов. [36]
К электронам проводимости применялась квантовая статистика Ферми - Дирака, но совершенно не учитывалось, что положительные ионы кристаллической решетки создают в металле электрическое поле. Кроме того, не обсуждался вопрос о том, как в квантовой теории металлов следует понимать возникновение электронов проводимости. Почему в кристаллах металлов свободные электроны существуют, а в кристаллах диэлектриков их нет, хотя в газообразном состоянии все вещества являются диэлектриками. Квантовая теория твердых тел должна была объяснить, почему щелочные металлы, например натрий, атомы которого имеют всего лишь по одному валентному электрону, проводники, а алмаз - диэлектрик, хотя атом углерода имеет четыре валентных электрона. Наконец, теория должна была объяснить, почему существует большой класс веществ - полупроводники, удельная электрическая проводимость которых изменяется в широких пределах и резко по экспоненциальному закону растет с увеличением температуры. [37]
Они подтверждают реальность той картины энергетических уровней электронов, к которой приводит квантовая теория металлов. Рентгеновские лучи возникают, когда электрон возвращается на один из предварительно освобожденных внутренних уровней атома. [38]
К электронам проводимости применялась квантовая статистика Ферми - Дирака, но совершенно не учитывалось, что положительные ионы кристаллической решетки создают в металле электрическое поле. Кроме того, не обсуждался вопрос о том, как: в квантовой теории металлов следует понимать возникновение электронов проводимости. Почему в кристаллах металлов свободные электроны существуют, а в кристаллах диэлектриков их нет, хотя в газообразном состоянии все вещества являются диэлектриками. Квантовая теория твердых тел должна была объяснить, почему щелочные металлы, например натрий, атомы которого имеют всего лишь по одному валентном) электрону - проводники, а алмаз - диэлектрик, хотя атом углерода имеет четыре валентных электрона. Наконец, теория должна была объяснить, почему существует большой класс веществ - полупроводники, удельная электрическая проводимость которых изменяется в широких пределах и резко по экспоненциальному закону растет с увеличением температуры. [39]
Их спектры подтверждают реальность той картины энергетических уровней электронов, к которой приводит квантовая теория металлов. Рентгеновские лучи возникают, когда электрон возвращается на один из предварительно освобожденных внутренних уровней атома. [40]
Представление о том, что электронный газ в металлах хотя бы в первом приближении можно рассматривать как идеальный газ, заключенный в объем данного металлического тела, оказалось неприемлемым. Свойства электронного газа внутри металлов существенно отличаются от свойств обыкновенных газов и рассматриваются в квантовой теории металлов. [41]
Под подвижностью мы понимаем среднюю скорость, с которой перемещается вдоль поля вся совокупность свободных электронов под влиянием электрического поля в 1 в / см. Как мы увидим в дальнейшем, далеко не все электроны металла принимают в равной мере участие в прохождении тока. Полуклассическим мы считаем принятое здесь описание свойств металлов потому, что мы используем из квантовой теории металлов только ее статистику. Самые же электроны и их взаимодействие с решеткой кристалла будем рассматривать классически, не учитывая квантовой природы их движения в периодическом поле решетки. [42]
Важнейшим положением квантовой теории металлов является следующее утверждение: каждая элементарная ячейка представляет собой квантовое состояние с определенной энергией. В каждой ячейке может находиться не более двух электронов с противоположно направленными спинами. [43]
Эта теория, как и всякая другая теория классической физики, лишь приближенно отражает общую картину явлений. Однако она удовлетворительно, и в какой-то мере в согласии с опытом, объясняет основные закономерности электропроводности в металлах. Более точно отражает действительность квантовая теория металлов. [44]
Пайерлса но электронной теории металлов хорошо известен всем физикам-теоретикам и экспериментаторам, интересующимся теорией металлов. Главным достоинством небольшой книги Пайерлса является простота изложения. Ни в одной книге по квантовой теории металлов физические предпосылки теории и физический смысл ее результатов не проанализированы с такой ясностью и глубиной. При изложении квантовой теории проводимости Пайерлс почти не пользуется обычным сложным математическим аппаратом, с большим искусством заменяя математические выкладки физическими оценками. Читатели, которых интересует аппарат теории и детальное сравнение теории с экспериментом ( почти отсутствующее в обзоре Пайерлса), могут обратиться к более подробным монографиям, например, к книге Бете и Зоммерфельда. [45]
Страницы: 1 2 3 4