U verwijst waarschijnlijk naar de gratis elektronentheorie en Bijna gratis elektronentheorie . Dit zijn beide modellen die worden gebruikt in de fysica van vaste toestand om het gedrag van elektronen in metalen te verklaren. Hier is een uitsplitsing van hun belangrijkste verschillen:

Gratis elektronentheorie:

* basisaanname: Deze theorie veronderstelt dat elektronen in een metaal volledig vrij zijn om door het hele materiaal te bewegen. Ze zijn niet gebonden aan specifieke atomen en gedragen zich als een gas van vrije deeltjes.

* interacties: Het negeert de interacties tussen elektronen en de positieve ionen in het metalen rooster.

* Toepassingen: Dit eenvoudige model is nuttig voor het begrijpen van basiseigenschappen van metalen, zoals elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en de specifieke warmte. Het kan ook het Drude -model verklaren, dat helpt de optische eigenschappen van metalen te begrijpen.

* Beperkingen: Het legt het volgende niet uit:

* bandstructuur: Het bestaan ​​van energiebanden in metalen, wat cruciaal is voor het begrijpen van hun elektrische en optische gedrag.

* kristalstructuur: De afhankelijkheid van eigenschappen van de kristalstructuur van het metaal.

* magnetische eigenschappen: De theorie kan geen rekening houden met de magnetische eigenschappen van metalen.

Bijna gratis elektronentheorie:

* basisaanname: Deze theorie erkent dat elektronen in een metaal niet helemaal gratis zijn, maar ervaren een zwak periodiek potentieel van de positieve ionen in het rooster.

* interacties: Het beschouwt het zwakke periodieke potentieel dat elektronen tegenkomen vanwege de ionenkernen, maar behandelt de interacties nog steeds als verstoringen.

* Toepassingen: Dit model is nauwkeuriger dan de vrije elektronentheorie en kan het volgende verklaren:

* bandstructuur: Het leidt tot de vorming van energiebanden en verklaart het bestaan ​​van energiekloven daartussen.

* kristalstructuur: De theorie legt uit hoe de kristalstructuur de bandstructuur en de eigenschappen van het metaal beïnvloedt.

* Fermi -oppervlak: Het voorspelt nauwkeurig de vorm van het Fermi -oppervlak, wat cruciaal is voor het begrijpen van veel elektronische eigenschappen.

* Beperkingen:

* Sterke interacties: Het werkt niet goed voor metalen met sterke interacties tussen elektronen en het rooster (bijv. Overgangsmetalen).

Samenvattend:

* De gratis elektronentheorie is een vereenvoudigd model dat een basiskennis van metalen biedt, maar het heeft beperkingen.

* De bijna vrije elektronentheorie is geavanceerder en beschouwt het zwakke periodieke potentieel uit het rooster. Hierdoor kan het meer complexe fenomenen verklaren en biedt het een nauwkeurigere beschrijving van elektronisch gedrag in metalen.

De keuze van welke theorie te gebruiken hangt af van de specifieke eigenschap die u wilt begrijpen en de complexiteit van het metaal.