الفوتون مقابل الفونون

Phonon و الفوتون هما كلمتان قريبتان للغاية ، يمكن أن يخطئا في نفس الشيء. الفوتون هو حزمة من الطاقة ، والتي هي أساس ميكانيكا الكم. الصوت هو التذبذب الجماعي للعديد من الذرات. كل من هذه المفاهيم مهمة جدا في الفيزياء. نظرية الفوتون هي النظرية الأساسية التي تعتمد عليها معظم الفيزياء الحديثة. فونون هو أيضا مفهوم مهم في دراسة المواد وتذبذباتها الداخلية. سنناقش في هذا المقال ماهية الفونون والفوتون وأوجه التشابه بينهما وتعريفاتهما والتطبيقات الفونونية والفوتون وأخيراً الفرق بين الفوتون والفونون.

ما هو الفوتون؟

الفوتون هو موضوع تمت مناقشته في ميكانيكا الموجة. في نظرية الكم ، لوحظ أن الأمواج لها أيضًا خصائص جسيمية. تشير نظرية الضوء الكمومية إلى أن الضوء ينتقل في حزم من الأمواج. كل حزمة من هذه الموجات تتصرف كجسيم. الفوتون هو جسيم الموجة. إنها كمية ثابتة من الطاقة تعتمد فقط على تردد الموجة. يتم إعطاء طاقة الفوتون بواسطة المعادلة E = h f ، حيث E هي طاقة الفوتون ، h هي ثابت اللوح ، و f هي تردد الموجة. تعتبر الفوتونات حزمًا للطاقة. مع تطور النسبية ، اكتشف أن الأمواج لها أيضًا كتلة. وذلك لأن الأمواج تتصرف كجزيئات في التفاعلات مع المادة. ومع ذلك ، فإن كتلة بقية الفوتون هي صفر. عندما يتحرك الفوتون بسرعة الضوء ، فإن له كتلة نسبية من E / C2 ، حيث E هي طاقة الفوتون و C هي بذرة الضوء في فراغ.

ما هو فونون؟

في المواد المكثفة مثل المواد الصلبة وبعض السوائل ، تعرض المادة سلوكيات مرنة في المستوى الذري. الروابط بين الذرات والروابط بين الجزيئات مرنة. هذا يتسبب في تأرجح الذرات والجزيئات. يُعرف الإثارة الجماعية في ترتيب دوري مرن للذرات أو الجزيئات في المادة المكثفة باسم الفونون. وغالبًا ما يشار إلى مجموعة من هذه الجسيمات المتذبذبة على أنها جسيم شبه. في ميكانيكا الكم ، يعتبر الإلكترون المتذبذب داخل الرابطة بمثابة بئر كم واحدة. بما أن الجسيمات شبه عبارة عن مجموعة من هذه الإلكترونات ، فيمكن اعتبارها أنظمة كم ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد. الفونون هو نوع خاص من الاهتزاز في الشبكة حيث يتذبذب كل جسيم مع التردد نفسه. هذا هو المعروف باسم الوضع العادي في الميكانيكا الكلاسيكية. هذا مفيد للغاية في استخدام نظرية فورييه لحساب ترددات حركات شعرية تعسفية من حيث التردد الأساسي.