Fonons
Fizikā fonons ir kvantizēta režģa vibrācija. Vārdu "kvantizēts" fizikā lieto, lai apzīmētu, ka ir pieļaujamas tikai noteiktas kaut kā vērtības. Kaut ko, kas ir kvantizēts, var iedomāties kā kāpnes; jūs varat pārvietoties tikai no pakāpiena uz pakāpienu, un jūs nevarat stāvēt starp pakāpieniem. Par kaut ko, kas nav kvantizēts, var domāt kā par rampu vai vienmērīgu slīpumu; jūs varat pārvietoties jebkurā attālumā uz augšu vai uz leju. Režģis ir kristāla atkārtota vai periodiska struktūra. Kristāls sastāv no atomiem vai molekulām noteiktā rakstā. Struktūras punkti, kuros izvietoti atomi vai molekulas, ir režģis. Cietvielas, šķidrumi un gāzes var vibrēt. Kvantizēta vibrācija nozīmē, ka ir atļautas tikai noteiktas vibrāciju frekvences.
Intuitīvi, nav iemesla, kāpēc režģa vibrācijas būtu kvantizētas. Materiāla makroskopiskās jeb liela mēroga vibrācijas nav kvantizētas, un tās var būt ar jebkuru frekvenci. Tikai tad, kad mēs aplūkojam materiālu veidojošo daļiņu - atomu un molekulu - sīkās vibrācijas, kvantizācijas un fononu jēdziens kļūst svarīgs. Lai saprastu, kāpēc fononi eksistē, ir nepieciešama sarežģīta kvantu mehānika. Neiedziļinoties sīkumos, mijiedarbība starp kristāla sastāvā esošajiem atomiem vai molekulām tiek analizēta kvantu mehānikā. Tā kā to izkārtojums atkārtojas, tad, nonākot pie svārstību frekvences matemātiskas izteiksmes, var konstatēt, ka ir pieļaujamas tikai atsevišķas kvantizētas vērtības. Diemžēl nav vienkārša veida, kā to izskaidrot.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir fonons?
A: Fonons fizikā ir kvantizēta režģa vibrācija.
J: Ko fizikā nozīmē vārds "kvantizēts"?
A: Fizikā vārds "kvantizēts" nozīmē, ka ir pieļaujamas tikai noteiktas kaut kā vērtības.
J: Kā var domāt par kaut ko, kas ir kvantizēts?
A: Par kaut ko, kas ir kvantizēts, var domāt kā par kāpnēm; jūs varat pārvietoties tikai no pakāpiena uz pakāpienu, un jūs nevarat stāvēt starp pakāpieniem.
J: Kas ir režģis?
A: Režģis ir kristāla atkārtojoša vai periodiska struktūra, ko veido atomi vai molekulas noteiktā rakstā ar punktiem uz šī raksta, kuros atrodas atomi vai molekulas.
J: Vai cietās vielas, šķidrumi un gāzes var izjust vibrācijas?
A: Jā, cietās vielas, šķidrumi un gāzes var vibrēt.
J: Kāpēc pastāv fononi?
A: Lai saprastu, kāpēc fononi eksistē, ir nepieciešama sarežģīta kvantu mehānika. Neiedziļinoties detaļās, mijiedarbība starp kristāla sastāvā esošajiem atomiem vai molekulām tiek analizēta kvantu mehānikā. Tā kā to izkārtojums atkārtojas, tad, nonākot pie matemātiskas izteiksmes svārstību frekvencei, tiek konstatēts, ka ir pieļaujamas tikai atsevišķas kvantizētas vērtības.
