Opisane w § 244 własności termiczne, elektryczne i optyczne metali mogą być wyjaśnione przez założenie, że węzły sieci przestrzennej metalu obsadzone są przez jony, elektrony zaś walencyjne mogą się poruszać wewnątrz metalu niemal zupełnie swobodnie na podobieństwo cząsteczek gazu w zamkniętym naczyniu („gaz elektronowy”). Stoi to w zgodzie z tym, co poprzednio powiedziano o budowie atomów metali, posiadających w swej zewnętrznej powłoce elektronowej niewielką liczbę luźno związanych elektronów (por. § 80 i 85). Te „swobodne” elektrony powodują dobrą przewodność elektryczną metali. Pod działaniem wysokiej temperatury (zjawisko Richardson a) lub też promieniowania elektromagnetycznego (efekt fotoelektryczny) mogą one nawet wychodzić poza metal.
W oparciu o teorię gazu elektronowego w połączeniu z teorią kwantową udało się też wyprowadzić na drodze teoretycznej znaną od dawna regułę Wiedemann a — Franza (1853), w myśl której stosunek przewodności cieplnej 0 do iloczynu z przewodnictwa elektrycznego > przez temperaturę bezwzględną T ma wartość stałą, jednakową dla wszystkich metali:
Wreszcie i nieprzezroczystość metali jest bezpośrednią konsekwencją obecności w nich „swobodnych” elektronów. Drgania elektromagnetyczne, do których zalicza się również i promienie światła widzialnego, mogą rozchodzić się w takich jedynie ośrodkach materialnych, które zawierają elektrony elastycznie związane. Swobodne elektrony metalu natomiast nie mogą wykonywać ruchów drgających pod wpływem szybkich zmian pola elektrycznego i magnetycznego, z jakimi ma się do czynienia w promieniowaniu elektromagnetycznym. Promieniowanie to zostało więc częściowo odbite przez metal, częściowo zaś pochłonięte i zamienione głównie na energię cieplną.
Leave a reply