Fonon
V fiziki je fonon kvantizirana vibracija rešetke. Beseda kvantiziran se v fiziki uporablja v pomenu, da so dovoljene le določene vrednosti nečesa. Nekaj, kar je kvantizirano, si lahko predstavljamo kot stopnice; premikate se lahko le s stopnice na stopnico, med stopnicami pa ne morete stati. Nekaj, kar ni kvantizirano, si lahko predstavljamo kot rampo ali gladko strmino; premikamo se lahko poljubno navzgor ali navzdol. Mreža je ponavljajoča se ali periodična struktura kristala. Kristal je sestavljen iz atomov ali molekul v določenem vzorcu. Točke na vzorcu, v katerih se nahajajo atomi ali molekule, so mreža. Trdne snovi, tekočine in plini lahko vibrirajo. Kvantiziranje vibracij pomeni, da so dovoljene le določene frekvence vibracij.
Intuitivno gledano ni razloga, da bi bile vibracije rešetke kvantizirane. Makroskopske ali obsežne vibracije snovi niso kvantizirane in imajo lahko v bistvu poljubno frekvenco. Koncept kvantizacije in fononov postane pomemben šele, ko obravnavamo drobne vibracije delcev, ki sestavljajo snov - atomov in molekul. Da bi razumeli, zakaj fononi obstajajo, je potrebna zapletena kvantna mehanika. Ne da bi se spuščali v podrobnosti, interakcije med sestavnimi atomi ali molekulami kristala analiziramo kvantno mehansko. Ko pridemo do matematičnega izraza za frekvenco nihanja, ugotovimo, da so zaradi njihove razporeditve v vzorec, ki se ponavlja, dovoljene le različne kvantizirane vrednosti. Tega žal ni mogoče preprosto razložiti.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je fonon?
O: Fonon je v fiziki kvantizirano vibriranje rešetke.
V: Kaj v fiziki pomeni beseda "kvantiziran"?
O: V fiziki beseda kvantiziran pomeni, da so dovoljene le določene vrednosti nečesa.
V: Kako lahko razmišljamo o nečem, kar je kvantizirano?
O: Nekaj, kar je kvantizirano, si lahko predstavljamo kot stopnice; premikamo se lahko le s stopnice na stopnico, med stopnicami pa ne moremo stati.
V: Kaj je rešetka?
O: Mreža je ponavljajoča se ali periodična struktura kristala, sestavljena iz atomov ali molekul v določenem vzorcu s točkami na vzorcu, v katerih se nahajajo atomi ali molekule.
V: Ali lahko trdne snovi, tekočine in plini vibrirajo?
O: Da, vse trdne snovi, tekočine in plini lahko vibrirajo.
V: Zakaj obstajajo fononi?
O: Da bi razumeli, zakaj obstajajo fononi, je potrebna zapletena kvantna mehanika. Ne da bi se spuščali v podrobnosti, se interakcije med sestavnimi atomi ali molekulami kristala analizirajo kvantno mehansko. Ko pridemo do matematičnega izraza za frekvenco nihanja, ugotovimo, da so zaradi njihove razporeditve v vzorec, ki se ponavlja, dovoljene le različne kvantizirane vrednosti.
