2021-2022学年高二物理竞赛课件：自由电子气体的热性质_第1页
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文档简介

1、自由电子气体的热性质自由电子气体的热性质1 T 0绝对零度时，能量在以下的状态全部被电子占满，以上的状态是空的。化学势（费米能级）就是在绝对零度时，电子逐级填充所能占有的最高能量状态。2 T 0在能级，被电子填充的几率和不被填充的几率相等。温度上升，发生变化的能量范围变宽。自由电子气体的热性质化学势1 基态2 热激发在费米面附近的电子可获得热能，跃迁到费米面以外的状态，费米面内的一些状态便空了出来。自由电子气体的热性质电子比热自由电子气体的热性质电子比热分析：经典理论，1mol 电子气平均能量：一价金属：高温时金属的总比热容：实际小于经典值量子：常温下：电子的贡献比例很小自由电子气体的热性质准

2、经典模型1 电子受到散射牛顿定律、热平衡2 弛豫时间（relaxation time) 电场中的自由电子电子的动力学方程自由电子在外场作用下的动力学方程电导率金属的电导率1 经典图象无外场：传导电子作无规运动：有外场：传导电子作定向运动漂移速度：恒定电场稳恒情形：1 经典图象电导率传导电子浓度，与m成反比电导率2 索末菲电子气图象自由电子：在均匀的与时间无关的电场中：由牛顿第二定律：积分，得：没有碰撞时，恒定的外加电场使k空间中的费米球匀速移动。电子气填充以k空间原点为中心的费米球。电导率电导率电子同杂质、晶格缺陷以及声子的碰撞，使移动的费米球在电场中维持一种稳态。如果驰豫时间为，则费米球中心移动：电导率3 电子的平均自由程电子平均自由程比经典理论结果大很多。经典电子气电子之间、电子与晶格原子实间的碰撞产生电阻。量子电子气理想周期破坏，即原子实振动，缺陷等对电子的散射产生电阻。电导率费米统计和

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