Fonon

Moddadagi atomlar tebranishlari to’lqinini, uyg’otishga mos kvazizarra shunday deb ataladi. Har bir to’lqin tebranish amplitudasi va tegishli energiyu bilan xarakterlanali. Uning energiyasi klassik fizikada istalgan qiymatga ega bo’lishi mumkin. Biroq kvant mexanikada energiya diskret qiymatlar oladi.

Tebranish sistemasining energiyasi faqat ℏω ga karrali qiymatga o’zgarishi mumkin, bunda ω– tebranishlar chastotasi.

Elektromagnit to’lqinga nurlanish kvantlari – fotonlar mos kelganidek, moddadagi atomlar tebranishlari to’lqiniga kvazizarralar – fononlar mos keladi. Modda atomlari tebranishlari amilitudasi ortishi haqida gapirish o’rniga, yangi fononlar tug’ilayotir, deyish mumkin.

Fononlar ko’p bo’ladigan yuqori temperaturalarda energiyaning diskretligi sezilarsiz bo’lib qoladi; past temperaturalarda esa alohida fononlarni farq qilish mumkin bo’lib, bu atomlar tebranishlari to’lqinlarini tavsiflash uchun eng qulay usuldir.

Qattiq jismda har xil tip atom siljishlari to’lqinlari tarqalishi mumkin. Qattiq jismning eng sodda modelini tasavvur qiling prujinalar bilan bog’langan sharchalar zanjiri mavjud bo’lsin. Sharchalar – bular atomlar bo’lib, prujinachalar ular orasidagi o’zaro ta’sirni modellaydi: katta masofalarda atomlar tortishadi, kichiklarida esa itarishishadi (Molekula). Bunday sistemada, birinchidan, atomlarning siljishlari to’lqinning tarqalish yo’nalishida bo’lsa, siqilish – siyraklanish bo’ylama to’lqinlari tarqalishi mumiin. Ikkinchidan, atomlarning tebranishlari to’lqinning tarqalishi yo’nalishiga tik bo’lsa, ko’ndalang to’lqinlar tarqaladi (tarang tortilgan torni qandaydir joyidan chetga tortib qo’yib yuborilgan polni ko’z oldingizga keltiring) . Aytishlaricha, bunday to’lqinlar qutblanishlari bo’yicha farq qiladi.

Atomlarning tebranish chastotalari to’lqin uzunligiga bog’liq. To’qin uzunligi qancha katta bo’lsa, faqat bir-biridan uzoqdagi atomlargina birday fazani tebranishi tufayli, tebranishlar sekin sodir bo’ladi. Odatda, tebranish chastotasining to’lqin uzunlik λ ga teskari proportsional bo’lgan to’lqin son R ga (k= 2p/λ ) bog’lanishi grafik tarzda tasvirlanadi (To’lqinlar). Bizning zanjircha uchun bunday bog’lanish ko’rsatilgan. Katta to’lqin uzunliklarda (kichik k> da) zanjirchaning diskretligi ahamiyatsiz bo’lib qoladi va unda to’lqinlar tutash muhitdagidek, doimiy υ tezlikda tarqaladi. Bu holda ω chastota k o’sishi bilan chiziqli qonun bo’yicha o’sadi (ω=ku , 2- rasmdagi qora chiziq). Bu xil to’lqinlarni, ular tovushning qattiq jismda tarqalishiga mos kelganligi uchun, akustik to’lqinlar deyiladi. Mos fononlar esa akustik fononlar deyiladi.

Qattiq jismda tebranishning maksimal chastotasi va mos ravishda fononning maksimal energiyasi mavjud. Bir xil sharchalar zanjirining eng sodda modelida (1- rasm) zanjir uzunligi minimal, ya’ni ikkita atomlararo masofaga teng bo’lgan to’lqinga mos keladi (to’lqin uzunligi atomlararo masofaga teng bo’lganda, zanjirning siljishi bir butun deb qaraladi) . Tebranishning maksimal chastotasi odatda 1012 ÷ 1013 Gs ga teng.

Agar qattiq jism, masalan, turli xil atomlardan tarkib topgan bo’lsa, u holda yana bir tur to’lqinlarning tarqalishi imkoni tug’iladi (yaqqollik uchun bir xil to’lqin uzunlikdagi ko’ndalang to’lqinlar berilgan). Agar almashinib turuvchi atomlar – bu, masalan, har xil ishorali ionlar bo’lsa, ularning tebranishlarini o’zgaruvchi elektr maydoni (yorug’lik to’lqini) bilan uyg’otish mumkin. Shuning uchun bunday to’lqinlarga optik to’lqinlar deyiladi. Qattiq jismdagi mos fononlar esa optik fononlar deyiladi.

Ma'lumotlardan nusxa ko'chirish uchun telegram botimizga o'ting!
Telegramda bizga qo'shiling!(TEST!)

yosh-fizik. uz