Considere las vibraciones de una cadena monoatómica unidimensional de átomos. ¿Lo que estoy tratando de hacer es imaginar fonones?
Primero donde estoy? Así que tengo una cadena monoatómica unidimensional. Con poco cálculo, puedo encontrar la relación de dispersión para el sistema.
Hasta ahora tengo la siguiente imagen en mi mente. Eso es átomo moviéndose con la misma frecuencia.
Ahora bien, si un oscilador armónico clásico tiene un modo de oscilación normal a la frecuencia entonces el sistema cuántico tendrá estados propios con energía
Cada excitación del modo normal por un escalón en la escalera de excitación del oscilador armónico se conoce como "fonón".
De la declaración anterior, no sé cómo pensar en phonon. ¿Es como una partícula en algún estado, una partícula de fonón choca con esta partícula y pasa al siguiente nivel? ¿Y de dónde viene este fonón? Si el sistema está en algún estado de energía definido con alguna excitación, ¿significa que no hay fonón? Si la partícula se excita con un fonón, ¿significa que el fonón se destruyó?
Se dice que los fonones son bosones porque puedes poner muchos fonones en el mismo estado. ¿Qué queremos decir con poner fonones en estado porque estos eran excitación y deberían aparecer durante la transición?
Pensar en átomos que oscilan independientemente cerca de sus posiciones de equilibrio es incorrecto. Una mejor imagen es una cadena de bolas conectadas por resortes; esto se puede resolver fácilmente y produce una relación de dispersión similar a la de un fonón.
También se puede pensar en sistemas continuos: las oscilaciones elásticas longitudinales de un haz son fonones longitudinales (ondas acústicas), mientras que las oscilaciones transversales de un haz en una cuerda son fonones transversales.
En otras palabras, los fonones y las oscilaciones elásticas no tienen nada de especial. Además, cuando la relación de dispersión se expande cerca del extremo, estas son las oscilaciones de un continuo, como las de una viga o cuerda. Lo que realmente hace que estas oscilaciones sean diferentes es cuantizarlas.
Tal vez un punto de vista diferente podría ayudar. Soy químico y al principio estaba bastante confundido por el punto de vista del fonón.
Diría que los fonones excitan los estados vibratorios de la red. Al "absorber" un fonón con energía podemos excitar el modo vibratorio normal del enrejado. La red puede "absorber/aceptar" fonones para llegar a la -th estado excitado de modo .
Supongo que el punto de vista de los físicos se centra más en los fonones y podría decir que modo de población de fonones . O que los fonones están en estado . Encuentro ese punto de vista un poco extraño ya que hace que suene como si el estado de excitación del modo es una propiedad de los fonones, sin tener en cuenta la red subyacente. Pero ese punto de vista puede ser más conveniente cuando se habla de números de ocupación.
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Ruslán