Fonon
I fysik er en fonon en kvantiseret gittervibration. Ordet kvantiseret bruges i fysik til at betyde, at kun visse værdier af noget er tilladt. Noget, der er kvantiseret, kan tænkes på en trappe; man kan kun bevæge sig fra trin til trin, og man kan ikke stå mellem trinene. Noget, der ikke er kvantiseret, kan tænkes som en rampe eller en jævn hældning; man kan bevæge sig opad eller nedad i en vilkårlig afstand. Et gitter er den gentagne eller periodiske struktur i en krystal. Et krystal består af atomer eller molekyler i et bestemt mønster. De punkter i mønsteret, hvor atomerne eller molekylerne er placeret, er gitteret. Faste stoffer, væsker og gasser kan alle opleve vibrationer. At en vibration er kvantiseret betyder, at kun visse frekvenser af vibrationer er tilladt.
Intuitivt set er der ingen grund til, at gittervibrationer skal kvantiseres. De makroskopiske eller store vibrationer i et materiale er ikke kvantiseret og kan antage stort set enhver frekvens. Det er først, når vi ser på de små vibrationer hos de partikler, der udgør et materiale - atomer og molekyler - at begrebet kvantisering og fononer bliver vigtigt. For at forstå, hvorfor fononer eksisterer, er der brug for kompliceret kvantemekanik. Uden at gå for meget i detaljer analyseres vekselvirkningerne mellem de enkelte atomer eller molekyler i en krystal kvantemekanisk. På grund af deres placering i et mønster, der gentager sig, finder man, når man når frem til et matematisk udtryk for svingningsfrekvensen, at der kun er forskellige kvantiserede værdier tilladt. Der findes desværre ingen enkel måde at forklare dette på.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en fonon?
A: En fonon er en kvantiseret gittervibration i fysikken.
Spørgsmål: Hvad betyder ordet "kvantiseret" i fysikken?
A: I fysikken betyder ordet kvantiseret, at kun visse værdier af noget er tilladt.
Spørgsmål: Hvordan kan man tænke på noget, der er kvantiseret?
A: Noget, der er kvantiseret, kan tænkes på en trappe; man kan kun bevæge sig fra trin til trin, og man kan ikke stå mellem trinene.
Spørgsmål: Hvad er et gitter?
A: Et gitter er den gentagne eller periodiske struktur i en krystal, der består af atomer eller molekyler i et bestemt mønster med punkter på mønsteret, hvor atomerne eller molekylerne er placeret.
Spørgsmål: Kan faste stoffer, væsker og gasser alle opleve vibrationer?
Svar: Ja, faste stoffer, væsker og gasser kan alle opleve vibrationer.
Spørgsmål: Hvorfor findes fononer?
Svar: For at forstå, hvorfor fononer eksisterer, er det nødvendigt med kompliceret kvantemekanik. Uden at gå for meget i detaljer analyseres vekselvirkningerne mellem de enkelte atomer eller molekyler i en krystal kvantemekanisk. På grund af deres placering i et mønster, der gentager sig, finder man, når man når frem til et matematisk udtryk for svingningsfrekvensen, at der kun er forskellige kvantiserede værdier tilladt.
