声子是什么?

时间:2020-12-23 08:47:46   作者:
声子构成对振动的描述。在理论物理学中,可能有多种方法来模拟某些行为,每个模型都在一定程度上是有效的。声子在处理量子场时非常自然地出现。量子场论中的每个量子场都有相应的粒子(也称为量子)来描述它的动力学。

所以,如果你有一个晶格,你可以用量子场来模拟它的振动。晶格的振动是这样的:

声子是什么?

在量子场论的背景下,我们可以把这些晶格振动看作是相应的“晶格场”的粒子。这些粒子叫做声子。

当物体“撞击”晶格时,它就会像上图一样开始振动。但是,更一般地说,不是物质撞击晶格,而是物质与晶格相互作用。

例如,我们可以打开一个电磁场,它的量子被称为光子。在量子场论的框架中,我们研究的是电磁场如何与晶格相互作用,这意味着分析光子和声子如何相互作用。

为了具体起见,考虑一维晶格。晶格的振荡通常是所谓的正态模态的组合,如下图所示:

声子是什么?

晶格最初以第一标准态振动,如上图所示。然后我们可以施加一个电场。我们可以把它想象成光子撞击晶格,与声子相互作用,改变晶格的振动。例如,一个光子可以撞击晶格,被吸收并产生一个声子,声子可以从最初的第一正常模转换到第二正常模,晶格振动的频率更高。

声子是什么?

光子与晶格相互作用,导致晶格以不同的方式振动。
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