Fonon
A fizikában a fonon egy kvantált rácsrezgés. A kvantált szót a fizikában arra használják, hogy valaminek csak bizonyos értékei megengedettek. Valami, ami kvantált, úgy képzelhető el, mint egy lépcső; csak lépcsőről lépcsőre lehet haladni, és a lépcsőfokok között nem lehet megállni. Valami, ami nem kvantált, úgy képzelhető el, mint egy rámpa vagy sima lejtő; tetszőleges távolságot lehet felfelé vagy lefelé haladni. A rács egy kristály ismétlődő vagy periodikus szerkezete. Egy kristály atomokból vagy molekulákból áll egy bizonyos mintázatban. A mintázat azon pontjai, amelyeken az atomok vagy molekulák helyezkednek el, a rácsot alkotják. A szilárd testek, folyadékok és gázok mind rezgéseket tapasztalhatnak. Az, hogy egy rezgés kvantált, azt jelenti, hogy csak bizonyos frekvenciájú rezgések megengedettek.
Intuitív módon nincs ok arra, hogy a rácsrezgések kvantáltak legyenek. Az anyag makroszkopikus vagy nagyméretű rezgései nem kvantáltak, és lényegében bármilyen frekvenciát felvehetnek. Csak akkor válik fontossá a kvantálás és a fononok fogalma, amikor az anyagot alkotó részecskék - atomok és molekulák - apró rezgéseit vizsgáljuk. Ahhoz, hogy megértsük, miért léteznek a fononok, bonyolult kvantummechanikára van szükség. Anélkül, hogy túlságosan részletekbe bocsátkoznánk, a kristály alkotó atomjai vagy molekulái közötti kölcsönhatásokat kvantummechanikusan elemezzük. Mivel ezek elrendeződése ismétlődő mintázatban történik, amikor a rezgési frekvenciára vonatkozó matematikai kifejezéshez jutunk, azt találjuk, hogy csak különböző kvantált értékek megengedettek. Ezt sajnos nem lehet egyszerűen megmagyarázni.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a fonon?
V: A fizikában a fonon egy kvantált rácsrezgés.
K: Mit jelent a kvantált szó a fizikában?
V: A fizikában a kvantált szó azt jelenti, hogy valaminek csak bizonyos értékei megengedettek.
K: Hogyan lehet valamit kvantáltnak gondolni?
V: Valamit, ami kvantált, úgy lehet elképzelni, mint egy lépcsőt; csak lépcsőről lépcsőre lehet haladni, és a lépcsőfokok között nem lehet megállni.
K: Mi az a rács?
V: A rács egy kristály ismétlődő vagy periodikus szerkezete, amely atomokból vagy molekulákból áll egy bizonyos mintázatban, a mintázat pontjaival, amelyeken az atomok vagy molekulák helyezkednek el.
K: A szilárd testek, folyadékok és gázok egyaránt tapasztalhatnak rezgéseket?
V: Igen, a szilárd testek, folyadékok és gázok egyaránt tapasztalhatnak rezgéseket.
K: Miért léteznek fononok?
V: Ahhoz, hogy megértsük, miért léteznek a fononok, bonyolult kvantummechanikára van szükség. Anélkül, hogy túlságosan részletekbe menne, a kristály alkotó atomjai vagy molekulái közötti kölcsönhatásokat kvantummechanikusan elemzik. Mivel ezek elrendeződése ismétlődő mintázatban történik, amikor a rezgési frekvenciára vonatkozó matematikai kifejezéshez jutunk, azt találjuk, hogy csak különböző kvantált értékek megengedettek.
