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電子状態と材料特性
１　実験目的
宇宙空間に存在する物質の多くは原子から構成されていると考えられている。そしてさまざまな固体固有の性質、すなわち機械的、光学的、磁気的、電気的特性などはその固体中の電子・格子相互作用に由来するエネルギバンドによって支配されている。本実験においては固体の性質の本質に大きく関わるエネルギバンドがどういうものか、また、なぜこのようなものができるのかを学ぶ。そしてエネルギバンド構造の違いが固体の電気伝導性にどのように反映しているかを理解するために、金属と半導体の電気抵抗率の温度変化を測定する。さらに、通常はミクロの世界でしか現れない量子現象が、マクロな規模で発現する超伝導についての理解を深める。


２　実験原理
１．　自由電子モデル
原子中の電子は、原子核に固く束縛されている内核電子と、周囲の影響を受けやすい価電子とに区別される。金属の価電子は原子核の影響をほとんど受けず、結晶中を自由に動き回ることができることから自由電子と呼ばれている。金属の電気的性質は、この自由電子の振る舞いに規定される。ここでは、自由電子が有限の大きさの試料の中でどのような振る舞いをす...

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