Электроны в кристалле
Оба варианта теории учитывают то основное свойство электронов, что они подчиняются статистике Ферми, но взаимодействие между электронами учитывается далеко не корректно, а квантование электронных орбит в поле решетки совсем не учитывается. Истинные волновые функции электронов заменяются плоскими волнами, при этом теория теряет возможность описывать все свойства кристалла, связанные с симметрией волновых функций. При решении многих задач каждый электрон в кристалле можно рассматривать как движущийся по существу независимо в статическом периодическом потенциальном самосогласованном поле. Предполагается, что это поле может быть выбрано так, чтобы учитывать в среднем взаимодействие между рассматриваемым отдельным электроном и остальным кристаллом.
Эта идея составляет основу зонной теории твердого тела. При выборе правильного эффективного потенциала приходится сталкиваться с большими трудностями расчета, а также с трудностями, обусловленными несистематичностью в исходных предположениях о форме потенциала. Для выбора потенциала, выражающего эффективное взаимодействие отдельного электрона со всем кристаллом, используются различные приближения.
В приближении Хартри предполагается, что электроны движутся независимо друг от друга, так что всеми корреляциями пар электронов можно полностью пренебречь. Это приближение не учитывает того факта, что электроны под действием кулоновских сил отталкиваются друг от друга. В приближении Хартри — Фока принимаются во внимание лишь те корреляции электронов, которые возникают вследствие принципа Паули. Принцип Паули сказывается только для электронов, имеющих одинаковые ориентации спинов, но не влияет на электроны с разными ориентациями спинов. В этом приближении и в приближении Хартри электронам в разных состояниях отвечают различные потенциалы, но электроны с противоположными спинами в одном и том же состоянии имеют одинаковый потенциал.
