Ֆոնոն

Ֆոնոն

Ենթադաս	Բոզոն և Քվանտ
Տեսակ	Քվազիմասնիկներ
Lattice vibrations Վիքիպահեստում

Բյուրեղում տատանումների նորմալ մոդերի միաչափ պատկեր։ Տատանումների ամպլիտուդը հարմարության համար մեծացված է. իրական բյուրեղում այն սովորաբար շատ անգամ փոքր է միջատոմային հեռավորությունից։

Ֆոնոն (հունարեն՝ φωνή ձայն, հնչյուն), բյուրեղային ցանցի ատոմների տատանումներով պայմանավորված 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։

Գրականություն

• 3айман Дж․ М․, Электроны и фононы, пер. с англ․, М․,1962.
• Рейсленд Дж., Физика фононов, пер․ с англ․, М․, 1975․

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։