В физике фонон - это квантовая вибрация решетки. Слово квантованное в физике означает, что разрешены только определенные значения чего-либо. То, что квантовано, можно считать лестницей; вы можете перемещаться только со ступени на ступеньку и не можете стоять между ступенями. То, что не является квантованным, можно рассматривать как рампу или плавный наклон; вы можете перемещаться на любое расстояние вверх или вниз. Решетка - это повторяющаяся или периодическая структура кристалла. Кристалл состоит из атомов или молекул в определенной структуре. Точками на рисунке, на которых расположены атомы или молекулы, является решетка. Твердые тела, жидкости и газы могут испытывать вибрации. Квантовая вибрация означает, что допустимы только определенные частоты колебаний.
Интуитивно нет причин для квантования колебаний решетки. Макроскопические или крупномасштабные колебания материала не квантуются и могут происходить практически с любой частотой. Только когда мы рассматриваем мельчайшие колебания частиц, составляющих материал-атомы и молекулы, то понятие квантования и фононов становится важным. Чтобы понять, почему существуют фононы, необходима сложная квантовая механика. Не вдаваясь в излишние подробности, квантовая механика анализирует взаимодействия между составляющими атомами или молекулами кристалла. Из-за их расположения в повторяющемся шаблоне, когда приходит математическое выражение для частоты колебаний, обнаруживается, что допускаются только отдельные квантовые величины. К сожалению, нет простого способа объяснить это.