Photon vs Phonon
Фонон болон фотон хоёр маш ойрхон үг бөгөөд тэдгээрийг ижил зүйл гэж андуурч болно. Фотон бол квант механикийн үндэс болсон энергийн багц юм. Фонон нь хэд хэдэн атомын хамтын хэлбэлзэл юм. Эдгээр хоёр ойлголт нь физикт маш чухал юм. Фотоны онол бол орчин үеийн физикийн ихэнх нь хамааралтай байдаг үндсэн онол юм. Фонон нь материал, тэдгээрийн дотоод хэлбэлзлийг судлахад чухал ач холбогдолтой ойлголт юм. Энэ нийтлэлд бид фонон ба фотон гэж юу болох, тэдгээрийн ижил төстэй байдал, тэдгээрийн тодорхойлолт, фонон ба фотоны хэрэглээ, эцэст нь фотон ба фонон хоёрын ялгааг авч үзэх болно.
Фотон гэж юу вэ?
Фотон бол долгионы механикт хэлэлцдэг сэдэв юм. Квантын онолд долгион нь бөөмийн шинж чанартай байдаг нь ажиглагддаг. Гэрлийн квант онол нь гэрэл долгионы багц хэлбэрээр тархдаг гэж үздэг. Эдгээр долгионы пакет бүр нь бөөмс шиг ажилладаг. Фотон бол долгионы бөөмс юм. Энэ нь зөвхөн долгионы давтамжаас хамаардаг тогтмол хэмжээний эрчим хүч юм. Фотоны энерги нь E=h f тэгшитгэлээр өгөгдсөн бөгөөд E нь фотоны энерги, h нь Планкийн тогтмол, f нь долгионы давтамж юм. Фотонуудыг энергийн багц гэж үздэг. Харьцангуйн онол хөгжихийн хэрээр долгион ч гэсэн масстай болохыг олж мэдсэн. Учир нь долгион нь бодистой харилцан үйлчлэлцэх үед бөөмс шиг ажилладаг. Гэсэн хэдий ч фотоны үлдсэн масс нь тэг байна. Фотон гэрлийн хурдаар хөдөлж байх үед харьцангуй масстай E/C2, E нь фотоны энерги, C нь вакуум дахь гэрлийн үр юм.
Фонон гэж юу вэ?
Хатуу болон зарим шингэн зэрэг өтгөрүүлсэн бодист материал нь атомын түвшинд уян харимхай шинж чанартай байдаг. Атом ба молекул хоорондын холбоо нь уян харимхай байдаг. Энэ нь атом ба молекулуудыг хэлбэлзэхэд хүргэдэг. Конденсацлагдсан бодис дахь атом эсвэл молекулуудын үе үе, уян хатан байрлал дахь хамтын өдөөлтийг фонон гэж нэрлэдэг. Ийм хэлбэлздэг бөөмсийн багцыг ихэвчлэн хагас бөөмс гэж нэрлэдэг. Квантын механикт бондын дотор хэлбэлзэж буй электроныг нэг хэмжээст квант худаг гэж үздэг. Хагас бөөмс нь ийм электронуудын цуглуулга учраас үүнийг хоёр хэмжээст эсвэл гурван хэмжээст квант систем гэж үзэж болно. Фонон нь бөөмс бүр ижил давтамжтайгаар хэлбэлздэг торны доторх тусгай төрлийн чичиргээ юм. Үүнийг сонгодог механикт ердийн горим гэж нэрлэдэг. Энэ нь үндсэн давтамжийн хувьд дурын сүлжээний хөдөлгөөний давтамжийг тооцоолохдоо Фурье теоремыг ашиглахад маш хэрэгтэй.
Фонон болон Фотон хоёрын ялгаа юу вэ?
• Фотон нь энергийн хэлбэр боловч фонон нь торны бүтцэд үүсдэг хэлбэлзлийн горим юм.
• Фотоныг долгион ба бөөмс гэж үзэж болно. Фонон нь долгион ч биш, бөөмс ч биш чичиргээний горим юм.
