金属の自由電子モデル。固体物理学では、自由電子（つまり、高い電気伝導率と熱伝導率の原因となるもの）で構成されるガスで満たされた容器としての金属固体の表現。自由電子は、最外部、つまり価数の自由金属原子の電子と同一であると見なされ、結晶全体にわたって互いに独立して移動していると推定されます。
自由電子モデルは、1900年の直後にオランダの物理学者ヘンドリクA.ローレンツによって最初に提案され、ドイツのアーノルドゾンマーフェルトによって1928年に改良されました。ゾンマーフェルトは、量子力学の概念、特にパウリの排他原理を導入しました。モデルは、ナトリウムなどの単純な金属の特定の特性（たとえば、伝導率や電子比熱）について十分な説明を提供しましたが、いくつかの重大な欠点がありました。たとえば、自由電子と金属イオンとの相互作用は考慮されていません。研究者たちはすぐに、複雑な金属や半導体の挙動を説明するために、より広範なシステムが必要であることを認識しました。 1930年代半ばまでに、自由電子モデルは、固体のバンド理論に大きく取って代わられました。
