ФОНОН

ФОНОН (от греч. phone - звук), квант колебательного движения атомов кристалла. Колебания атомов кристалла благодаря взаимодействию между ними распространяются по кристаллу в виде волн, каждую из к-рых можно охарактеризовать квазиволновым вектором k и частотой w, зависящей от k : w = w_v(k), где индекс v =1,2,...,3r (r - число атомов в элементарной ячейке кристалла) обозначает тип колебания (см. Колебания кристаллической решётки). Согласно законам квантовой механики, колебательная энергия атомов кристалла может принимать значения. равные

новного состояния, h - Планка постоянная. Каждой волне можно поставить d соответствие квазичастицу - Ф. Энер-

Ф. взаимодействуют друг с другом, с др. квазичастицами (электронами проводимости, магнонами и др.) и со статич. дефектами кристалла (с вакансиями, дислокациями, с границами кристаллитов, поверхностью образца, с чужеродными включениями). При столкновениях Ф. выполняются законы сохранения

энергии и квазиимпульса. Последний является более общим, чем закон сохранения импульса (см. Сохранения законы), т. к. суммарный квазиимпульс сталкивающихся квазичастиц, в частности Ф., может изменяться на величину 2пhb, где b - вектор обратной решётки. Такие столкновения наз. процессами переброса, в отличие от нормальных столкновений (b = 0). Возможность процесса переброса - следствие периодичности в расположении атомов кристалла. Ср. число Ф. <n_kv> определяется формулой Планка:

где Т - темп-pa, k - Больцмана постоянная. Эта формула совпадает с распределением частиц газа, подчиняющихся статистике Бозе - Эйнштейна, когда химический потенциал равен нулю (см. Статистическая физика). Равенство нулю химич. потенциала означает, что число N_ф Ф. в кристалле не сохраняется, а зависит от темп-ры. Для всех твёрдых

Понятие Ф. позволяет описать тепловые и др. свойства кристаллов, используя методы кинетич. теории газов. Ф. в большинстве случаев представляют собой главный тепловой резервуар твёрдого тела. Теплоёмкость кристаллич. твёрдого тела практически совпадает с теплоёмкостью газа Ф. Теплопроводность кристалла можно описать как теплопроводность газа Ф., теплосопротивление к-рого обеспечивается процессами переброса.

Рассеяние электронов проводимости при взаимодействии с Ф.- осн. механизм электросопротивления металлов и полупроводников. Способность электронов проводимости излучать и поглощать Ф. приводит к притяжению электронов друг к другу, что при низких темп-pax является причиной перехода ряда металлов в сверхпроводящее состояние (см. Сверхпроводимость, Купера эффект). Излучение Ф. возбуждёнными атомами и молекулами тел обеспечивает возможность безызлучательных электронных переходов (см. Релаксация). В релаксац. процессах в твёрдых телах Ф. обычно служат стоком для энергии, запасённой др. степенями свободы кристалла, напр. электронными..

Ср. энергию газа Ф. (как и др. квазичастиц) можно характеризовать величиной, подобной темп-ре обычного газа. Однако благодаря сравнительно слабой связи Ф. с др. квазичастицами фононная (или решёточная) темп-pa может отличаться от темп-ры др. квазичастиц (электронов проводимости, магнонов, эксито-нов). В аморфных (стеклообразных) телах понятие Ф. удаётся ввести только для длинноволновых акустич. колебаний, мало чувствительных к взаимному расположению атомов.

Ф. наз. также элементарные возбуждения в сверхтекучем гелии, описывающие колебательное движение квантовой жидкости (см. Сверхтекучесть).

Лит.: 3айман Дж., Электроны и фононы, пер. с англ., М., 1962; Косевич А. М., Основы механики кристаллической решетки, М., 1972; Рейсленд Дж., Физика фононов, пер. с англ., М., 1975.

М. И. Каганов.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ФОНОТЕКА →← ФОНОЛОГИЯ

ФОНОН

Синонимы слова "ФОНОН":

Смотреть что такое ФОНОН в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: