フォノン

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フォノン: phonon)、音子音響量子音量子は、振動(主に結晶中での格子振動)を量子化した粒子である。

フォノンのひとつひとつがある振動数を持つモード単位を表す。振幅が大きくなる、詰まり、振動が激しくなることはフォノンのが増えることで表される。

フォノンの持つエネルギー格子熱振動エネルギーである。

E=\sum_k\hbar\omega_k \left( n+\frac{1}{2} \right)

\hbarプランク定数\omega_k振動数n はフォノンの数である。波数 k について取る。

フォノンはひとつの状態 k に何個でも存在できる。よってフォノンはボース粒子であり、ボース゠アインシュタイン統計に従う。

結晶格子のような周期構造中では、フォノンの振動数制限され離散的になる。又、量子力学効果電子の場合と同様に、フォノンもバンド構造フォノンバンド」を作る。

音響フォノンと光学フォノン[編集]

二原子鎖の中の光学 (optical) フォノンと音響 (acoustic) フォノン

固体のフォノンは、音響フォノン光学フォノンの2つに大別できる。音響フォノンは隣のフォトンと同じ位相で振動するが、光学フォノンは逆の位相で振動する。

光(フォトン)と音響フォノンとの光散乱ブリルアン散乱という。光学フォノンは光と相互作用し、光と光学フォノンとの散乱をラマン散乱という。

フォノンのソフト化[編集]

物質によっては、温度を下げるとフォノン(格子振動)の振幅が小さくなっていって、ある転移温度以下で低温相転移し、フォノンによる格子変位凍結した状態となることがある。

これをフォノンのソフト化と言う。

厳密には、格子振動とフォノンは同義ではないが、同じような意味合いで使われることがある。

原子核表面核子振動量子化したものもフォノンと言う。

関連項目[編集]