Фонон
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.
Вопросы и ответы
В: Что такое фонон?
О: Фонон - это квантованная вибрация решетки в физике.
В: Что означает слово "квантованный" в физике?
О: В физике слово "квантованный" означает, что допустимы только определенные значения чего-либо.
В: Как можно представить себе нечто квантованное?
О: Что-то квантованное можно представить как лестницу; Вы можете двигаться только со ступеньки на ступеньку и не можете стоять между ступенями.
В: Что такое решетка?
О: Решетка - это повторяющаяся или периодическая структура кристалла, состоящая из атомов или молекул, расположенных в определенном порядке, с точками, в которых расположены атомы или молекулы.
В: Могут ли твердые тела, жидкости и газы испытывать колебания?
О: Да, твердые тела, жидкости и газы могут испытывать колебания.
В: Почему существуют фононы?
О: Чтобы понять, почему существуют фононы, необходима сложная квантовая механика. Не вдаваясь в излишние подробности, взаимодействие между составляющими кристалл атомами или молекулами анализируется квантово-механически. Из-за их расположения в повторяющемся паттерне, когда Вы приходите к математическому выражению для частоты колебаний, Вы обнаруживаете, что существуют только отдельные квантованные значения.
