Freie Elektronen in Metallen

Physik

Basiswissen

Vereinfachtes Denkmodell (auch Drude-Modell genannt): in einem Metall sind die die äußeren Elektronen der Metallatome, die sogenannten Valenzelektronen, nur schwach gebunden. Für viele physikalische Fragestellungen können sie so behandelt werden, als seien sie wie ein Gas aus freien Elektronen innerhalb des Metalls frei beweglich. Die quasi-freien Elektronen bilden bei einer vorhandenen elektrischen Spannung die Stromteilchen ↗

Fußnoten

[1] Richart T. Weidner; Robert Sells: Elementare moderne Physik. Verlag Friedrich Vieweg & Sohn, Ausgabe von 1982. ISBN: 3-528-8415-4. Hier das Kapitel über die Elektronentheorie der Metalle. Seite 512 ff.

[2] Nicht einem einzelnen Atom zuordenbar: "Wenn zwei Atome eng zusammenrücken, überlagern sich die Bereiche, in denen die Elektronen anzutreffen sind. Bestimmte Elektronen können deshalb nicht mehr einem einzelnen Atom zugeordnet werden. Diese innerhalb des Festkörpers nahezu frei beweglichen Elektronen, kurz freie Elektronen genannt, besetzen Energieniveaus deren Lage weniger vom einzelnen Atom als vom gesamten Festkörper bestimmt wird." In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort im Kapitel "Festkörperphysik und Elektronik" auf Seite 451. Siehe auch Festkörperphysik ↗

[3] Über ganzen Festkörper verteilt: "In einem Festkörper verteilt sich die Antreffwahrscheinlichkeit der freien Elektronen über das gesamte Volumen. Das Verhalten der Elektronen in einem Festkörper ist vergleichbar mit dem Verhalten eines Gases, daher auch die Bezeichnung Elektronengas." In: Metzler Physik. 5. Auflage. 592 Seiten. Westermann Verlag. 2022. ISBN: 978-3-14-100100-6. Dort im Kapitel "Energiezustände im Elektronengas" auf Seite 460. Siehe auch Elektronengas ↗