Photon vs Phonon
Phonon ja footon on kaks väga lähedast sõna, mida võib segi ajada sama asjaga. Footon on energiapakett, mis on kvantmehaanika aluseks. Fonon on mitme aatomi kollektiivne võnkumine. Mõlemad mõisted on füüsikas väga olulised. Footoniteooria on aluseks olev teooria, millest suurem osa kaasaegsest füüsikast sõltub. Fonon on oluline mõiste ka materjalide ja nende sisemiste võnkumiste uurimisel. Selles artiklis arutame, mis on fonon ja footon, nende sarnasusi, määratlusi, fononi ja footoni rakendusi ning lõpuks erinevust footoni ja fononi vahel.
Mis on foton?
Photon on lainemehaanikas käsitletav teema. Kvantteoorias on täheldatud, et lainetel on ka osakeste omadused. Valguse kvantteooria viitab sellele, et valgus liigub lainete kimpudes. Kõik need lainepaketid käituvad osakestena. Footon on laine osake. See on kindel kogus energiat, mis sõltub ainult laine sagedusest. Footoni energia saadakse võrrandiga E=h f, kus E on footoni energia, h on Planki konstant ja f on laine sagedus. Footoneid peetakse energiapakettideks. Relatiivsusteooria arenedes avastati, et ka lainetel on mass. Seda seetõttu, et lained käituvad ainega interaktsioonil osakestena. Footoni ülejäänud mass on aga null. Kui footon liigub valguse kiirusega, on selle relativistlik mass E/C2, kus E on footoni energia ja C on valguse seeme vaakumis.
Mis on Phonon?
Kondenseerunud aines, nagu tahked ained ja mõned vedelikud, käitub materjal aatomitasandil elastselt. Sidemed aatomite ja molekulidevahelised sidemed on elastsed. See põhjustab aatomite ja molekulide võnkumist. Kollektiivset ergastust kondenseerunud aines olevate aatomite või molekulide perioodilises elastses paigutuses nimetatakse fononiks. Selliste võnkuvate osakeste kogumit nimetatakse sageli kvaasiosakeseks. Kvantmehaanikas peetakse sideme sees võnkuvat elektroni ühemõõtmeliseks kvantkaevuks. Kuna kvaasiosake on selliste elektronide kogum, võib seda pidada kahe- või kolmemõõtmeliseks kvantsüsteemiks. Fonon on võres eriline vibratsioonitüüp, kus iga osake võngub sama sagedusega. Seda nimetatakse klassikalises mehaanikas tavarežiimiks. See on väga kasulik Fourier' teoreemi kasutamisel suvaliste võre liikumiste sageduste arvutamiseks põhisageduse järgi.
Mis vahe on Phononil ja Photonil?
• Footon on energia vorm, kuid foonon on võrestruktuurides esinev võnkeviis.
• Footonit võib käsitleda kui lainet ja osakest, mis on füüsiliselt vaadeldavad üksused. Fonon on vibratsiooni moodus, mis ei ole laine ega osake.
