研究的重点。
因为它和物质的导电性能相关。
物理学家们希望把量子力学引入固体中电子的研究之中。
在这种大背景下,布洛赫首先把目标瞄向了固体中一类特殊的物质:晶体。
因为晶体中的原子排列规则整齐,相对而言,难度会小一点。
布洛赫突发奇想,他假定晶体中原子核都是固定不动的,按照一定的周期排列。
这样的话,其实无数个原子就可以看成一个整体。
它们形成的周期性势场是贯穿整个晶体的。
就好像把整个湖面的波浪看成一个整体,那么就是一个大波浪横贯整个湖。
接着,他进一步认为电子就是在这种势场中运动。
晶体内的所有电子,都是在整个晶体内运动的共有化电子。
如此一来,就能把多电子问题,简化成单电子问题。
(听不懂不要紧,知道就行,这玩意不上公式和图示,是讲不清的。)
于是,根据推导后,布洛赫就能得出一个重要的结论。
那就是,在晶体中,电子跃迁不再需要特定能量的光子。
电子吸收光子的条件,变成了一个范围,就好像一条能带。
比如假设某晶体的能带宽度是10eV。
(【eV】是能量单位,读作电子伏特,表示1个电子经过1V的电位差加速后,获得的动能。)
(1eV=1.6×10(负十九次方)J)
那么,只要入射光子的能量超过了10eV,不管是11eV还是12eV,电子都能吸收这些光子,并发生跃迁。
而当光子能量小于10eV时,电子就不会吸收,这些光子就穿透了晶体。
这就是晶体的能带理论。
利用它,就可以把量子力学引入到固体电子的研究当中。
能带理论在解释固体导电、半导体等方面,具有重要的作用。
按照能带理论,金属的能带宽度显然就是零,因为它的电子能够自由移动。
那就是不管入射什么光,金属中的电子都能吸收。(