Разница между фотоном и фононом

Фотон против Фонона
 

Фонон и фотон - два очень близких слова, которые можно принять за одно и то же. Фотон - это пакет энергии, который является основой квантовой механики. Фонон - это коллективное колебание нескольких атомов. Оба эти понятия очень важны в физике. Теория фотонов является основной теорией, от которой зависит большая часть современной физики. Фонон также является важной концепцией при изучении материалов и их внутренних колебаний. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое фонон и фотон, их сходство, их определения, применение фонона и фотона и, наконец, различие между фотоном и фононом.

Что такое фотон?

Фотон - тема, обсуждаемая в волновой механике. В квантовой теории наблюдается, что волны также обладают свойствами частиц. Квантовая теория света предполагает, что свет движется в пучках волн. Каждый из этих волновых пакетов ведет себя как частица. Фотон является частицей волны. Это фиксированное количество энергии, зависящее только от частоты волны. Энергия фотона определяется уравнением E = h f, где E - энергия фотона, h - постоянная Планка, а f - частота волны. Фотоны рассматриваются как пакеты энергии. С развитием относительности было обнаружено, что волны также имеют массу. Это потому, что волны ведут себя как частицы при взаимодействии с веществом. Однако масса покоя фотона равна нулю. Когда фотон движется со скоростью света, он имеет релятивистскую массу E / C², где Е - энергия фотона, а С - семя света в вакууме.

Что такое фонон?

В конденсированных средах, таких как твердые вещества и некоторые жидкости, материал демонстрирует упругие свойства на атомном уровне. Связи между атомами и межмолекулярные связи являются упругими. Это заставляет атомы и молекулы колебаться. Коллективное возбуждение при периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированном веществе известно как фонон. Набор таких колеблющихся частиц часто называют квазичастицей. В квантовой механике электрон, колеблющийся внутри связи, рассматривается как одномерная квантовая яма. Поскольку квазичастица представляет собой совокупность таких электронов, ее можно рассматривать как двумерную или трехмерную квантовую систему. Фонон - это особый тип колебаний в решетке, где каждая частица колеблется с одинаковой частотой. Это известно как нормальная мода в классической механике. Это очень полезно при использовании теоремы Фурье для расчета частот произвольных движений решетки в терминах основной частоты.