2021-2022学年高二物理竞赛课件：自由电子气体的热性质

这是一份2021-2022学年高二物理竞赛课件：自由电子气体的热性质，共14页。PPT课件主要包含了自由电子气体的热性质，T→0，化学势，热激发，电子比热，一价金属，小于经典值，准经典模型，电子受到散射，热平衡等内容，欢迎下载使用。
绝对零度时，能量在μ以下的状态全部被电子占满，μ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。
在μ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。
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。
分析：经典理论，1ml 电子气平均能量：
高温时金属的总比热容：
常温下：电子的贡献比例很小
2 弛豫时间（relaxatin time) τ
——自由电子在外场作用下的动力学方程
无外场：传导电子作无规运动：
有外场：传导电子作定向运动
电导率∝传导电子浓度，与m成反比
在均匀的与时间无关的电场中：
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τ，则费米球中心移动：
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。