| Ця стаття містить перелік посилань, але походження тверджень у ній залишається незрозумілим через практично повну відсутність внутрішньотекстових джерел-виносок. (вересень 2018) |
Фоно́н — квазічастинка в кристалічному твердому тілі, яка є хвилею коливань атомів навколо їхніх рівноважних положень.
Фонони грають велику роль у фізиці твердого тіла, оскільки великою мірою зумовлюють теплопровідність кристалів і обмежують електричну провідність.
Фізична природа Редагувати
При скінченній температурі атоми кристалічної ґратки хаотично рухаються, зміщуючись із положень рівноваги. Зміщений атом штовхає сусідні атоми, ті, своєю чергою, теж зміщуються і штовхають наступні. В результаті кристалом поширюється хвиля зміщень, яка називається фононом.
Фонон характеризується квазі-імпульсом, який визначає напрям розповсюдження й довжину хвилі, а також частотою коливань. Залежність частоти від квазі-імпульса називається законом дисперсії. Як правило, у кристалах існує кілька дисперсійних гілок, а саме 3N, де N - число атомів у елементарній комірці кристала.
Для трьох гілок частота коливань лінійно залежить від квазі-імпульсу в області малих квазі-імпульсів (Γ-точка зони Брілюена). Така залежність характерна для законів дисперсії звуку чи світла. Ці три гілки називаються акустичними фононами. У випадку акустичних фононів елементарна комірка зміщується при коливаннях як одне ціле.
Решта 3N-3 гілки мають ненульову частоту коливань навіть при нульовому значенні квазі-імпульса. Ці гілки називаються оптичними фононами. Своєю назвою вони завдячують тому факту, що багато з них сильно взаємодіють зі світлом, проявляючись в оптичних спектрах в інфрачервоному діапазоні. Оптичні фонони характеризуються тим, що атоми одної елементарної комірки зміщуються один відносно іншого.
Вимірювання Редагувати
Фононні спектри кристалів вивчають за допомогою розсіювання нейтронів.
Див. також Редагувати
Джерела Редагувати
- Пінкевич І.П., Сугаков В.Й. (2006). Теорія твердого тіла. Київ: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет".
- Давыдов А.С. (1976). Теория твердого тела. Москва: Наука.
| Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |