Photon kontra Phonon
Phonon i foton to dwa bardzo bliskie słowa, które można pomylić z tym samym. Foton to pakiet energii, który jest podstawą mechaniki kwantowej. Fonon to kolektywna oscylacja kilku atomów. Oba te pojęcia są bardzo ważne w fizyce. Teoria fotonów jest podstawową teorią, od której zależy większość współczesnej fizyki. Phonon jest również ważną koncepcją w badaniu materiałów i ich wewnętrznych oscylacji. W tym artykule omówimy czym są fonon i foton, ich podobieństwa, ich definicje, zastosowania fononu i fotonu i wreszcie różnicę między fotonem a fononem.
Co to jest Photon?
Photon to temat omawiany 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. Każda z tych paczek fal zachowuje się jak cząsteczka. Foton jest cząsteczką fali. Jest to stała ilość energii zależna tylko od częstotliwości fali. Energia fotonu jest określona równaniem E=h f, gdzie E jest energią fotonu, h jest stałą Planka, a f jest częstotliwością fali. Fotony są traktowane jako pakiety energii. Wraz z rozwojem teorii względności odkryto, że fale również mają masę. Dzieje się tak, ponieważ fale zachowują się jak cząstki w interakcjach z materią. Jednak masa spoczynkowa fotonu wynosi zero. Kiedy foton porusza się z prędkością światła, ma relatywistyczną masę E/C2, gdzie E jest energią fotonu, a C jest zarodkiem światła w próżni.
Co to jest Phonon?
W materii skondensowanej, takiej jak ciała stałe i niektóre ciecze, materiał wykazuje elastyczne zachowanie na poziomie atomowym. Wiązania między atomami i wiązania międzycząsteczkowe są elastyczne. Powoduje to drgania atomów i cząsteczek. Zbiorowe wzbudzenie w okresowym, elastycznym układzie atomów lub cząsteczek w skondensowanej materii znane jest jako fonon. Zbiór takich oscylujących cząstek jest często określany jako quasi-cząstka. W mechanice kwantowej elektron oscylujący wewnątrz wiązania uważany jest za jednowymiarową studnię kwantową. Ponieważ quasi-cząstka jest zbiorem takich elektronów, można ją uznać za dwuwymiarowy lub trójwymiarowy układ kwantowy. Fonon to specjalny rodzaj wibracji w sieci, w której każda cząsteczka oscyluje z tą samą częstotliwością. Jest to znane jako tryb normalny w mechanice klasycznej. Jest to bardzo przydatne przy użyciu twierdzenia Fouriera do obliczania częstotliwości dowolnych ruchów w sieci pod względem częstotliwości podstawowej.
Jaka jest różnica między Phononem a Photonem?
• Foton jest formą energii, ale fonon jest rodzajem oscylacji, który występuje w strukturach siatkowych.
• Foton można traktować jako falę i cząsteczkę, które są fizycznie obserwowalnymi bytami. Fonon jest rodzajem wibracji, który nie jest ani falą, ani cząsteczką.
