Видемана - Франца закон. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Видемана - Франца закон - соотношение, связывающее электронные теплопроводность c и электропроводность s твёрдых тел. Экспериментально установлен Г. Видеманом (G. Wiedemann) и P. Францем (R. Franz) в 1853 применительно к металлам в виде соотношения

=С, где С - постоянная, одинаковая для всех металлов при данной температуре. В 1882 Л. Лоренц (L. Lorentz) нашёл, что C=LT, где T - абс. темп-pa, L - универсальная постоянная, наз. числом Лоренца.

Впервые Видемана - Франца закон получил объяснение в Друде теории металлов. Постоянство отношения связано с тем, что в металлах тепловой поток переносится гл. обр. электронами, причём в электронную теплопроводность

и в s входят одинаковым образом одни и те же параметры - время свободного пробега, масса и концентрация свободных электронов. Число Лоренца в теории Друде совпадало с эксперим. значением, однако, как выяснилось впоследствии, это совпадение по существу было случайным: принципиальные ошибки, допущенные при вычислении уд. теплоёмкости и ср. скорости электронов, связанные с применением классич. статистики (см. Болъцмана распределение)к электронам в металлах, взаимно компенсировались; кроме того, была допущена численная ошибка при вычислении электропроводности.

Истинное количественное обоснование Видемана - Франца закона получил в Зоммерфелъда теории металлов, в к-рой рассеяние электронов предполагалось изотропным. Согласно этой теории,

=2,45*10^-8 Вт*Ом*K^-2 (е - заряд электрона).

Из совр. теории металлов, основанной на зонной теории твёрдого тела, следует, что В--Ф. з. справедлив и в случае анизотропного рассеяния при условии, что рассеяние электронов носит упругий характер, т. е. изменение энергии электрона при рассеянии мало по сравнению с величиной его энергии. При неупругом рассеянии Видемана - Франца закон нарушается. Видемана - Франца закон экспериментально подтверждается для большинства металлов при комнатной температуре, но имеются исключения (Be, Mn), природа к-рых пока не имеет однозначного истолкования.

Здесь r - показатель степени в (степенной) зависимости времени свободного пробега носителей от их энергии, напр. для рассеяния на акустич. фононах r=-1/2, для рассеяния на ионизованных примесях r=3/2 (см. Брукса - Херринга формула). При неупругом рассеянии носителей (в частности, при рассеянии на оптич. фононах в области низких температур), а также при произвольной степени вырождения носителей (см. Вырожденный полупроводник) Видемана - Франца закон нарушается в том смысле, что L сложным образом зависит от температуры.

Литература по Видемана - Франца закону

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.