ההבדל העיקרי בין מודל האלקטרון החופשי למודל האלקטרון החופשי הוא שמודל האלקטרון החופשי אינו לוקח בחשבון את אינטראקציות האלקטרונים ואת הפוטנציאל, בעוד שמודל האלקטרונים הכמעט חופשי לוקח בחשבון את הפוטנציאל.
מודל אלקטרונים חופשי הוא מודל מכאני קוונטי המועיל בתיאור ההתנהגות של נושאי המטען במוצק מתכתי. מודל כמעט חופשי של אלקטרונים הוא מודל מכאני קוונטי המתאר את התכונות הפיזיקליות של אלקטרונים הנעים כמעט בחופשיות דרך סריג גביש של מוצק.
מהו דגם אלקטרוני בחינם?
מודל אלקטרונים חופשי הוא מודל מכאני קוונטי המועיל בתיאור ההתנהגות של נושאי המטען במוצק מתכתי. דגם זה פותח בשנת 1927 על ידי ארנולד זומרפלד. הוא שילב את המודל הקלאסי של Drude עם סטטיסטיקות פרמי-דיראק מכאניות קוונטיות; לכן, הוא נקרא גם כדגם Drude-Sommerfeld.
זהו מודל פשוט מאוד, אבל הוא שימושי בהסבר ממצאים ניסויים רבים, כולל חוק ווידמן-פרנץ, המתייחס למוליכות החשמלית ולמוליכות התרמית, לתלות הטמפרטורה של קיבולת חום האלקטרונים, לצורת ה-. צפיפות אלקטרונית של מצבים, מוליכות חשמלית, טווח ערכי האנרגיה המחייבת וכו'. יתרה מכך, מודל זה פותר את אי העקביות הקשורות למודל Drude, נותן תובנה לגבי מספר תכונות של מתכות. בנוסף, מודל זה מנבא כאשר מיישמים אותו עבור מתכות אלקליות ומתכות אצילות.
כאשר בוחנים את הרעיונות וההנחות של מודל האלקטרון החופשי, ישנן ארבע הנחות עיקריות; (1) קירוב אלקטרון חופשי, המתאר את הזנחת האינטראקציה בין היונים לאלקטרוני הערכיות למעט תנאי הגבול, (2) קירוב אלקטרונים עצמאי, המתאר את הזנחת האינטראקציות בין אלקטרונים, (3) זמן הרפיה קירוב, המתאר שיש איזה מנגנון פיזור לא ידוע באופן שהסתברות האלקטרונים להתנגשות עומדת ביחס הפוך לזמן ההרפיה, ו- (4) עקרון ההרחקה של פאולי, המתאר שכל מצב של המערכת יכול לתפוס רק אלקטרון בודד.
השם "מודל אלקטרונים חופשי" מקורו בשתי ההנחות הראשונות שניתנו לעיל, המתארות שאלקטרונים פועלים כחלקיקים חופשיים עם יחס ריבועי בהתאמה בין האנרגיה לתנע.
מהו דגם אלקטרוני כמעט חינם?
מודל אלקטרוני כמעט חופשי הוא מודל מכאני קוונטי המתאר את התכונות הפיזיקליות של אלקטרונים הנעים כמעט בחופשיות דרך סריג גביש של מוצק. מודל זה קשור מאוד לקירוב הסריג הריק. אנו יכולים לכנות מודל זה כמודל NFE או מודל כמעט חופשי של אלקטרונים. זה מאפשר הבנה וחישוב של מבנה הלהקה האלקטרונית של מתכות. יתר על כן, אנו יכולים לזהות מודל זה כשיפור של מודל האלקטרונים החופשיים.
אנו יכולים לזהות את מודל האלקטרון הכמעט חופשי כשינוי של מודל האלקטרונים החופשיים. בדומה למודל האלקטרונים החופשיים, גם מודל זה אינו לוקח בחשבון את אינטראקציות האלקטרון-אלקטרון (קירוב אלקטרונים בלתי תלוי).
מהם הדמיון בין מודל אלקטרונים חופשי למודל כמעט חינם?
- שני הדגמים חשובים במכניקת הקוונטים.
- מודלים אלה מתארים את ההתנהגות של אלקטרונים במערכות.
- הם משתמשים בקירוב האלקטרון העצמאי.
מה ההבדל בין מודל אלקטרונים חופשי למודל כמעט חינם?
מודל האלקטרון החופשי הוא מודל מכאני קוונטי המועיל בתיאור התנהגות נושאי המטען במוצק מתכתי. בינתיים, מודל האלקטרונים הכמעט חופשיים הוא מודל מכאני קוונטי המתאר את התכונות הפיזיקליות של אלקטרונים הנעים כמעט בחופשיות דרך סריג גביש של מוצק. ההבדל העיקרי בין מודל אלקטרונים חופשי למודל אלקטרוני כמעט חופשי הוא שמודל האלקטרון החופשי אינו לוקח בחשבון את אינטראקציות האלקטרונים ואת הפוטנציאל, בעוד שמודל האלקטרונים הכמעט חופשי לוקח בחשבון את הפוטנציאל.
הטבלה הבאה מסכמת את ההבדל בין מודל אלקטרונים חופשיים למודל כמעט חופשי של אלקטרונים.
סיכום – דגם אלקטרוני חינם לעומת מודל אלקטרוני כמעט חינם
מודל אלקטרונים חופשי הוא מודל מכאני קוונטי המועיל בתיאור ההתנהגות של נושאי המטען במוצק מתכתי. מודל האלקטרון הכמעט חופשי הוא מודל מכאני קוונטי המתאר את התכונות הפיזיקליות של אלקטרונים הנעים כמעט בחופשיות דרך סריג גביש של מוצק. ההבדל העיקרי בין מודל אלקטרונים חופשיים למודל אלקטרוני כמעט חופשי הוא שמודל האלקטרונים החופשי אינו לוקח בחשבון את אינטראקציות האלקטרונים ואת הפוטנציאל, בעוד שמודל האלקטרונים הכמעט חופשי לוקח בחשבון את הפוטנציאל.
