Różnica między Photonem i Phononem

Photon vs Phonon
 

Fonon i foton to dwa bardzo bliskie słowa, które można pomylić z tym samym. Foton to pakiet energii, który stanowi podstawę mechaniki kwantowej. Fonon to zbiorowa oscylacja kilku atomów. Oba te pojęcia są bardzo ważne w fizyce. Teoria fotonów jest podstawową teorią, od której zależy większość współczesnej fizyki. Fonon jest także ważną koncepcją w badaniu materiałów i ich wewnętrznych oscylacji. W tym artykule omówimy, czym jest fonon i foton, ich podobieństwa, ich definicje, zastosowania fonon i foton, a na koniec różnica między fotonem i fononem.

Co to jest Photon?

Photon jest tematem omawianym w mechanice fal. W teorii kwantowej obserwuje się, że fale mają również właściwości cząstek. Kwantowa teoria światła sugeruje, że światło przemieszcza się w wiązkach fal. Każdy z tych pakietów fal zachowuje się jak cząstka. Foton jest cząsteczką fali. Jest to stała ilość energii zależna tylko od częstotliwości fali. Energia fotonu jest dana równaniem E = h f, gdzie E jest energią fotonu, h jest stałą deski, a f jest częstotliwością fali. Fotony są uważane za pakiety energii. Wraz z rozwojem względności odkryto, że fale również mają masę. Jest tak, ponieważ fale zachowują się jak cząsteczki podczas interakcji z materią. Pozostała masa fotonu wynosi jednak zero. Kiedy foton porusza się z prędkością światła, ma relatywistyczną masę E / C²⁾, gdzie E jest energią fotonu, a C jest nasieniem światła w próżni.

Co to jest Phonon?

W materii skondensowanej, takiej jak ciała stałe i niektóre ciecze, materiał wykazuje zachowania sprężyste na poziomie atomowym. Wiązania między atomami i wiązania międzycząsteczkowe są elastyczne. To powoduje, że atomy i cząsteczki oscylują. Zbiorowe wzbudzenie w okresowym, elastycznym układzie atomów lub cząsteczek w skondensowanej materii jest znane jako fonon. Zestaw takich oscylujących cząstek jest często określany jako quasi-cząstka. W mechanice kwantowej elektron oscylujący w wiązaniu jest uważany za jednowymiarową studnię kwantową. Ponieważ quasi-cząstka jest zbiorem takich elektronów, można ją traktować jako dwuwymiarowe lub trójwymiarowe układy kwantowe. Fonon to specjalny rodzaj wibracji w sieci, w której każda cząstka oscyluje z tą samą częstotliwością. Jest to znane jako normalny tryb w mechanice klasycznej. Jest to bardzo przydatne w zastosowaniu twierdzenia Fouriera do obliczenia częstotliwości dowolnych ruchów sieci w kategoriach częstotliwości podstawowej.