Недостатки классической теории.
Классическое описание наглядно и дает
правильные зависимости, выражаемые
законами Ома, Джоуля-Ленца, Видемана-Франца.
Однако оно не приводит к правильным
количественным результатам.
Расхождения.
1) Чтобы получить правильные значения
электропроводности
,
необходимо принимать очень большие
значения длины свободного пробега
электронов, на три порядка превышающие
межатомные расстояния что не находит
убедительного объяснения в классической
физике.
-
Классическая
теория предсказывает
,
эксперимент же дает
.
В теплоемкость металлического проводника,
согласно «классике», аддитивный вклад
вносят электронный газ
и
решетка
,
что в сумме дает
,
и что не находит подтверждения в
эксперименте.
Квантовая трактовка.
|
Квантовая
физика допускает дуализм в поведении
микрочастиц, т.е. приписывает им
волновые свойства, позволяющие
«обтекать» атомы без столкновений,
что приводит к увеличению длины
свободного пробега электронов.
|
|
Распределение
электронов по энергиям подчиняется
статистике Ферми-Дирака.
В
образовании электронной теплоемкости
участвует лишь малая часть электронов,
имеющих энергии вблизи уровня Ферми,
поэтому электронный газ не вносит
существенного вклада в теплоемкость.
Квантовая физика предсказывает для
температурной зависимости теплоемкости
,
что и наблюдается в эксперименте.
В
различных средах – твердых телах,
жидкостях, газах, вакууме – реализуется
различный механизм проводимости. При
сверхнизких температурах (ниже
)
в металлах наблюдается явление
сверхпроводимости, открытое еще в начале
века. Однако в конце 80-х годов была
обнаружена сверхпроводимость вплоть
до температур
,
причем на керамических материалах.
Подобные явления уже никак не вписываются
в картину представлений классической
физики, а являются прерогативой физики
квантовой.
14