Fizikalni procesi u otporu

Metali su skupina materijala koji pod utjecajem vanjskog električnog polja imaju odziv u obliku usmjerenog toka naboja. Nosioci naboja u metalima su slobodni elektroni koji su se odvojili od matičnih atoma te se gibaju čitavim uzorkom. Bez električnog polja ovo je gibanje posve nasumično te ne postoje nikakvi makroskopski učinci koji bi bili njegova posljedica. Struja koju je induciralo električno polje pokazuje međutim razne učinke, kao što su toplinski, svjetlosni, magnetski. Očito se ovdje radi o pretvorbi i potrošnji energije koja se raznim mehanizmima otpora crpi iz sistema elektrona. Koji su točno mehanizmi otpora i kako se ponašaju? Odgovor na ovo pitanje može dati poluklasična teorija koja se zasniva na tretiranju elektrona kao poluklasičnih čestica koje su u stanju normalne Fermijeve tekućine i Boltzmannovoj transportnoj jednadžbi koja nam daje statističku raspodjelu čestica u neravnotežnim uvjetima. Već su prve teorije uspjele reproducirati eksperimentalnu činjenicu linearne veze između nametnutog električnog polja i odziva u obliku gustoće struje, međutim, zadovoljavajući opis transporta pojavio se tek korištenjem kvantne teorije. U ovom radu analizirana je temperaturna ovisnost otpornosti za neke jednostavne metale uzimajući u obzir osnovne mehanizme raspršenja koji su dominantni kod svakog od njih. Prvo je dan teorijski opis metala i procesa raspršenja a zatim je provedena analiza za natrij, aluminij i indij. Ovdje je najbitnije bilo ponašanje otpora na niskim temperaturama gdje teorija daje najuvjerljivije rezultate. Ovi su rezultati zatim uspoređeni s eksperimentom