Photon vs. Phonon
Fónón a fotón sú dve veľmi blízke slová, ktoré možno zameniť za to isté. Fotón je balík energie, ktorý je základom kvantovej mechaniky. Fonon je kolektívna oscilácia niekoľkých atómov. Oba tieto pojmy sú vo fyzike veľmi dôležité. Fotónová teória je základnou teóriou, na ktorej je závislá väčšina modernej fyziky. Fónón je tiež dôležitým pojmom pri štúdiu materiálov a ich vnútorných oscilácií. V tomto článku budeme diskutovať o tom, čo sú fonón a fotón, ich podobnosti, ich definície, aplikácie fonónu a fotónu a nakoniec rozdiel medzi fotónom a fonónom.
Čo je Photon?
Fotón je téma, o ktorej sa diskutuje vo vlnovej mechanike. V kvantovej teórii sa pozoruje, že aj vlny majú vlastnosti častíc. Kvantová teória svetla naznačuje, že svetlo sa pohybuje vo zväzkoch vĺn. Každý z týchto vlnových balíkov sa správa ako častica. Fotón je častica vlny. Je to fixné množstvo energie závislé len od frekvencie vlny. Energia fotónu je daná rovnicou E=h f, kde E je energia fotónu, h je Plankova konštanta a f je frekvencia vlny. Fotóny sa považujú za balíčky energie. S rozvojom relativity sa zistilo, že aj vlny majú hmotnosť. Je to preto, že vlny sa pri interakciách s hmotou správajú ako častice. Pokojová hmotnosť fotónu je však nulová. Keď sa fotón pohybuje rýchlosťou svetla, má relativistickú hmotnosť E/C2, kde E je energia fotónu a C je semienko svetla vo vákuu.
Čo je Phonon?
V kondenzovanej hmote, ako sú pevné látky a niektoré kvapaliny, materiál vykazuje elastické správanie na úrovni atómov. Väzby medzi atómami a medzimolekulové väzby sú elastické. To spôsobí, že atómy a molekuly oscilujú. Kolektívna excitácia v periodickom, elastickom usporiadaní atómov alebo molekúl v kondenzovanej hmote je známa ako fonón. Súbor takýchto oscilujúcich častíc sa často označuje ako kvázi častica. V kvantovej mechanike sa elektrón oscilujúci vo vnútri väzby považuje za jednorozmernú kvantovú studňu. Keďže kvázi častica je súborom takýchto elektrónov, možno ju považovať za dvojrozmerný alebo trojrozmerný kvantový systém. Fonon je špeciálny typ vibrácií v mriežke, kde každá častica osciluje s rovnakou frekvenciou. Toto je známe ako normálny režim v klasickej mechanike. To je veľmi užitočné pri použití Fourierovej vety na výpočet frekvencií ľubovoľných pohybov mriežky z hľadiska základnej frekvencie.
Aký je rozdiel medzi fonónom a fotónom?
• Fotón je forma energie, ale fonón je spôsob oscilácie, ktorý sa vyskytuje v mriežkových štruktúrach.
• Fotón možno považovať za vlnu a časticu, čo sú fyzikálne pozorovateľné entity. Fónón je spôsob vibrácie, ktorý nie je ani vlna, ani častica.
