第六章金属电子态优秀课件.ppt

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1、第六章金属电子态第1页，本讲稿共28页1897 J.J.Thomson 发现电子德鲁德，洛仑兹 自由电子气只有金属中公共的电子才可以视为是自由电子，电子集体称为自由电子气 经典物理，解释电导，热导规律解释比热，出现偏差Sommerfeld 引入量子论第2页，本讲稿共28页布洛赫、布里渊能带理论周期场中运动的电子具有的特征金属、半导体、绝缘体第3页，本讲稿共28页从数学上讲从数学上讲 给定一个给定一个E 就有相应的解就有相应的解从物理上讲从物理上讲 只有特殊的只有特殊的E 才能得到满足才能得到满足 物理要求的解物理要求的解这就意味着能量只能取分立的值这就意味着能量只能取分立的值-量子化量子化定态

2、薛定谔方程定态薛定谔方程第4页，本讲稿共28页6.1 金属自由电子气的量子理论6.1.1 自由电子能级和能态密度每个自由电子的势能是一常数假定正电荷均匀分布，第5页，本讲稿共28页第6页，本讲稿共28页第7页，本讲稿共28页两边同除分离变量:第8页，本讲稿共28页方程的解:第9页，本讲稿共28页三维无限深势阱中第10页，本讲稿共28页边界条件:在势箱中运动的电子.第11页，本讲稿共28页第12页，本讲稿共28页第13页，本讲稿共28页只剩下正弦项,余弦项为零.A为归一化常数,电子能量:推广到无限个线度都是L的势阱各个势阱相应位置波函数相等:第14页，本讲稿共28页第15页，本讲稿共28页电子波

3、函数:波函数归一化:第16页，本讲稿共28页得出电子的波函数是平面波第17页，本讲稿共28页电子的动量 速度 周期性边界条件第18页，本讲稿共28页当行进的平面波无限空间的平面波波矢由分立值连续变化的值第19页，本讲稿共28页第20页，本讲稿共28页K 空间单位体积中含有代表点的数目等于波矢空间每个状态代表点所占体积第21页，本讲稿共28页到的体积元中第22页，本讲稿共28页能量E到E+dE之间球壳的体积即波矢 到其状态数第23页，本讲稿共28页能态密度：每单位体积在单位能量间隔内的状态数目第24页，本讲稿共28页6.1.2 电子气的基态电子气服从费米-狄拉克统计物理意义：化学势或费米能量，在体积不变的条件下，系统增加一个电子所需的自由能。是温度T和电子数N的函数。能量E 状态被电子填充的几率第25页，本讲稿共28页化学势依赖于T 和电子气的数密度n=N/V第26页，本讲稿共28页绝对零度，电子气系统处于基态物理意义第27页，本讲稿共28页第28页，本讲稿共28页