Photon vs Phonon
فونون و فوتون دو کلمه بسیار نزدیک هستند که ممکن است با یک چیز اشتباه گرفته شوند. فوتون بسته ای از انرژی است که پایه مکانیک کوانتومی است. فونون نوسان جمعی چند اتم است. هر دوی این مفاهیم در فیزیک بسیار مهم هستند. نظریه فوتون نظریه اساسی است که بیشتر فیزیک مدرن به آن وابسته است. فونون همچنین یک مفهوم مهم در مطالعه مواد و نوسانات داخلی آنها است. در این مقاله قصد داریم به این موضوع بپردازیم که فونون و فوتون چیست، شباهت های آنها، تعاریف آنها، کاربرد فونون و فوتون و در نهایت تفاوت فوتون و فوتون.
فوتون چیست؟
فوتون موضوعی است که در مکانیک موج مورد بحث قرار می گیرد. در تئوری کوانتومی مشاهده می شود که امواج دارای خواص ذره ای نیز هستند. نظریه کوانتومی نور نشان می‌دهد که نور در دسته‌هایی از امواج حرکت می‌کند. هر یک از این بسته های موج مانند یک ذره رفتار می کنند. فوتون ذره موج است. این مقدار انرژی ثابتی است که فقط به فرکانس موج بستگی دارد. انرژی فوتون با معادله E=h f به دست می آید که در آن E انرژی فوتون، h ثابت پلانک و f فرکانس موج است. فوتون ها به عنوان بسته های انرژی در نظر گرفته می شوند. با توسعه نسبیت، کشف شد که امواج نیز جرم دارند. این به این دلیل است که امواج در تعامل با ماده مانند ذرات رفتار می کنند. با این حال، جرم مابقی فوتون صفر است. هنگامی که یک فوتون با سرعت نور در حال حرکت است، دارای جرم نسبیتی E/C2 است که E انرژی فوتون و C بذر نور در خلاء است.
فونون چیست؟
در مواد متراکم مانند جامدات و برخی مایعات، این ماده رفتارهای کشسانی را در سطح اتمی نشان می دهد. پیوندهای بین اتم ها و پیوندهای بین مولکولی الاستیک هستند. این باعث نوسان اتم ها و مولکول ها می شود. برانگیختگی جمعی در آرایش تناوبی و الاستیک اتم ها یا مولکول ها در ماده متراکم به عنوان فونون شناخته می شود. مجموعه ای از چنین ذرات نوسانی اغلب به عنوان یک شبه ذره شناخته می شوند. در مکانیک کوانتومی، الکترونی که در داخل یک پیوند نوسان می کند، به عنوان یک چاه کوانتومی یک بعدی در نظر گرفته می شود. از آنجایی که یک شبه ذره مجموعه ای از چنین الکترون هایی است، می توان آن را یک سیستم کوانتومی دو بعدی یا سه بعدی در نظر گرفت. فونون نوع خاصی از ارتعاش در شبکه است که در آن هر ذره با فرکانس یکسان در نوسان است. این به عنوان حالت عادی در مکانیک کلاسیک شناخته می شود. این در استفاده از قضیه فوریه برای محاسبه بسامدهای حرکات شبکه دلخواه بر حسب فرکانس اساسی بسیار مفید است.
تفاوت فونون و فوتون چیست؟
• فوتون شکلی از انرژی است اما فونون حالتی از نوسان است که در ساختارهای شبکه رخ می دهد.
• فوتون را می توان به عنوان موج و ذره در نظر گرفت که موجودات فیزیکی قابل مشاهده هستند. فونون حالتی از ارتعاش است که نه موج است و نه ذره.
