简述自由电子气体模型假设的主要内容及其局限性。
自由电子气体模型假设的主要内容
(1) 忽略电子与离子实间的相互作用,且因表面势垒存在,电子自由运动的范围 仅限于样品内部。在金属中,带正电的离子实分布均匀,施加在电子上的电 场为零,对电子不起作用,这一假定为自由电子近似。
(2) 不考虑电子与电子间的相互作用。即金属中的自由电子看作是彼此独立运动 的完全相同粒子,此假定称为独立电子运动。
(3) 在外场作用下,金属中的自由电子将偏离平衡态进入非平衡态。在对平衡态 的偏离较小时,可以认为系统恢复平衡态的快慢正比于平均碰撞频率。
该模型的局限性
(1) 不能解释二价金属和三价金属电子密度比一价金属大,但导电性却比一价金 属小;
(2) 不能解释电导率随温度的变化;
(3) 不能解释一些材料的电导率依赖于样品和电场的相对取向;
(4) 不能回答为什么有些元素是金属,而有些是半导体,同一元素,如碳,石墨 结构为导体,金刚石结构为绝缘体,有些元素的费米面不是球形的等。