A Drude-féle modell
Fémek optikai tulajdonságai, vezetőképességüknek frekvenciafüggése
A fémek optikai tulajdonságait és áram- és hővezetési tulajdonságait 1900-ban Paul Drude tanulmányozta a róla elnevezett modell segítésével. Ezt általánosította 1905-ben Hedrik A. Lorentz, így a Lorentz-féle modell speciális esetként magába foglalja a Drude-féle modellt. Fémekben az elektronok egy része gyakorlatilag szabadon mozoghat. Ezekre a lineáris erőhöz tartozó állandó zérus, így a rezonancia körfrekvencia is zérus (ω0 = 0). Így a 8.18. egyenlet alapján a szabad elektronok járuléka a komplex dielektromos állandóhoz
,
ahol f0 az atomonként szabadnak tekinthető elektronok száma. Ha εm jelöli a nem szabad elektronoktól származó többi rezonancia frekvenciából származó "maradék" járulékot, akkor az 8.18. egyenlet szerint az optikai tulajdonságokat meghatározó komplex dielektromos állandót a
![]() |
(8.19) |
formula adja meg. A 8.10. egyenletből ω0 = 0 feltételt kihasználva
adódik, amiből a szabad elektronok áramsűrűségére
kifejezés kapható. Mivel a , így az előző formula alapján a komplex vezetőképesség
![]() |
(8.20) |
ahol , vagyis az ω = 0 -ra vonatkozó (egyenáramú) vezetőképesség.
A 8.20. egyenletet felhasználva a 8.19. formula az
![]() |
(8.21) |
alakot ölti, amely 7.6. egyenlettel azonos alakú, azonban a vezetőképesség frekvenciafüggő. Az kisfrekvenciás határesetben éppen 7.6. egyenletet kapjuk vissza, így a 8.21. összefüggést a 7.6. egyenlet általánosításának tekinthetjük.