Ֆոնոն

քվազիմասնիկ

Ֆոնոն (հունարեն՝ φωνή ձայն, հնչյուն ), բյուրեղային ցանցի ատոմների տատանումներով պայմանավոված տարրական գրգռումների քվանտ, քվազիմասնիկ: Հավասարակշռության դիրքերի շուրջը ատոմների փոքր տատանումները, այսպես կոչված ներդաշնակ մոտավորությամբ, բերվում են անկախ օսցիլյատորների հավաքածուի , որը քվանտամեխանիկական համապատասխանության սկզբունքի համաձայն, համարժեք է ֆոնոններից բաղկացած իդեալական գազին:

Հիմնական բնութագրեր

Ֆոնոնն ունի

$\varepsilon =\hbar \omega ({\vec {k}})$

էներգիա

և

${\vec {p}}={\vec {\hbar k}}$

քվազիիմպուլս: $\hbar$-ը Պլանկի հաստատունն է, $\omega$-ն՝ ատոմների տատանման հաճախությունը, ${\vec {k}}$-ն՝ քվազիալիքային վեկտորը։ $\omega ({\vec {k}})$ ֆունկցիոնալ կախումը կոչվում է դիսպերսիայի օրենք։ Փոքր $k$-երի դեպքում, դիսպերսիայի օրենքի վարքից կախված, տարբերում են ձայնային և օպտիկական ֆոնոններ։

Լինելով բոզե-մասնիկներ՝ ֆոնոնները թերմոդինամիկական հավասարակշռության վիճակում նկարագրվում են Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրությամբ: Սակայն, ի տարբերություն սովորական մասնիկների, ֆոնոնները կարող են ծնվել ու ոչնչանալ, և նրանց կոնցենտրացիան կախված է ջերմաստիճանից: Ֆոնոնների թվի ոչ հաստատուն լինելը հանգեցնում է ֆոնոնային գազի քիմիական պոտենցիալի զրոյին հավասարվելուն: Տվյալ քվանտային վիճակում ֆոնոնների թիվը որոշվում է Պլանկի բանաձևով.

${\bar {N}}={\frac {1}{e^{\frac {\varepsilon }{kT}}-1}}$։

Վերջինս դիսպերսիայի օրենքի հետ միասին թույլ են տալիս հաշվել բյուրեղի միջին էներգիան և հետևաբար մնացած բոլոր թերմոդինամիկական բնութագրերը (օրինակ, ջերմունակությունը):

Ֆոնոն-ֆոնոնային ցրում

Ատոմի փոխազդեցության ուժերի ոչ ներդաշնակ մասի հաշվի առնելը հանգեցնում է ֆոնոնների միջև բախումների դրսևորմանը: Ֆոնոն-ֆոնոնային ցրման պրոցեսներով էլ հենց պայմանավորված է ֆիզիկական այնպիսի երևույթների գոյությունը, ինչպիսիք են բյուրեղների ջերմային ընդարձակումը, զրոյից տարբեր ջերմադիմադրությունը (տես ջերմահաղորդականություն) և այլն։ Ֆոնոնները փոխազդում են նաև այլ քվազիմասնիկների (հաղորդականության էլեկտրոններ, մագնոններ և այլն) հետ: Ֆիզիկական մի շարք երևույթների (էլեկտրադիմադրության առաջացման հիմնական մեխանիզմը մետաղներում և կիսահաղորդիչներում, գերհաղորդականություն և այլն) առաջացման հիմնական մեխանիզմը հիմքում ընկած է էլեկտրոն-ֆոնոնային փոխազդեցությունը:

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։