Toggle menu
309,3 tis.
61
18
533,2 tis.
Hrvatska internetska enciklopedija
Toggle preferences menu
Toggle personal menu
Niste prijavljeni
Your IP address will be publicly visible if you make any edits.

Fermijev plin

Izvor: Hrvatska internetska enciklopedija
Dijagram energijskih razina elektrona u vodikovom atomu.
Prijelaz elektrona i njihova rezultirajuća valna duljina za vodik.

Fermijev plin (prema E. Fermiju) je model elektronskog plina u metalima što ga tvore elektroni koje atomi u kristalnoj rešetki lako otpuštaju (1, 2 ili više valentnih elektrona po atomu). U klasičnome modelu elektronskog plina takvi slobodni elektroni gibaju se kroz rešetku. Kvantnomehanički Fermijev model zasniva se na gušćoj koncentraciji elektrona u materijalima i na Paulijevu principu ograničenja, prema kojemu glavni kvantni broj n i spinski kvantni broj s utječu na raspoređivanje elektrona po energijskim stanjima. Za svaki n postoje dva stanja:

  • s orijentacijom spina gore (+ħ)
  • i orijentacijom dolje (–ħ),

gdje je ħ = h/2∙π reducirana Planckova konstanta. U Fermijevu plinu, pod ovim uvjetima, moguće je izračunati najveću energiju koju elektroni mogu imati, jer je ukupan broj stanja određen ukupnim brojem skupova kvantnih brojeva nx, ny i nz koji kvantiziraju energiju čestica.

Najveća kinetička energija koju slobodni elektroni imaju u metalu na temperaturi 0 K, u modelu Fermijeva plina u kojemu je svaka energijska razina zaposjednuta s dva elektrona, naziva se Fermijeva energija EF. Brojčano, ona je određena odnosom:

gdje je: ρ0 gustoća slobodnih elektrona u metalu (tipično, ρ0 ≈ 1028 m–3), a vrijednosti za EF dobivaju se u jedinicama elektronvolt (eV). Vrijednosti su Fermijevih energija materijala ispod desetak eV, na primjer za materijal bakar EF (Cu) = 7 eV, za srebro EF (Ag) = 5,5 eV. Fermijev model plina korisno je približenje (aproksimacija) i u nuklearnoj fizici (Fermijev model nukleonskog plina). Model je u osnovi isti kao i za elektronski plin, ali su podatci nuklearni (broj nukleona, maseni broj atomske jezgre te njezin polumjer). [1]

Izvori

  1. Fermijev plin, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2019.



Nedovršeni članak Fermijev plin koji govori o fizici treba dopuniti. Dopunite ga prema pravilima uređivanja Hrvatske internetske enciklopedije.

Sadržaj