声子总结.doc

声学波晶体原子的热振动——晶格振动的规律可用格波来描述,格波又区分为所谓声学波和光学波两种。声学波是晶格振动中频率比较低的、而且频率随波矢变化较大的那一支格波;对于波矢比较小的长声学波,与弹性波一致,它表示着原胞中所有原子的一致运动[相位和振幅都相同]。一般,声学波的能量较低,但是其动量却可能很大。因此在对于载流子的散射与复合中,声学波往往起着交换动量的作用(光学波恰恰相反,往往起着交换能量的作用)。光学波光学波的晶格振动中的一种模式(另一种模式是声学波),它是复式晶格振动中频率比较高的、而且频率随波矢变化较小的那一支格波;对于长光学波,它表示着相位相反的两种原子的振动,即表示着两种格子的相对振动[但质心不变]。光学波的能量较高(最高能量的格波量子——声子,称为拉曼声子),但是较高能量光学波的动量却很小,因此在载流子的散射和复合过程中往往起着交换能量的作用。离子晶体的长光学波有特别的重要的作用,因为,不同离子间的相对振动产生一定的电偶极矩,从而可以和电磁波相互作用。一,既然格波的能量量子定义为声子,当格波处于较高的激发态时晶体中就布局着较多的声子,即格波振幅较大时,晶体中的声子数较多。因此格波的振幅与声子的数目就有一定的关系,下面我们就讨论这个关系。考虑长声学波的情况:即λ>>a时,可把晶体看作连续介质:u0=Cos(kx-ωt).描写的振动是一个行波,它的能量有一半是动能,另一半是弹性势能:这就是格波的振幅与声子数之间的关系..格波的实际动量为0,并不携带物理动量。由于声子是格波简正模式的能量量子,若其能量为:E=(n+1/2)hw,其量子数n可取0∼∞的一切值,是不受任何限制的,因此声子服从玻色统计规律,在温度为T时,一个频率为ω(注意:一ω可对应于很多个波矢k),量子数为n的简正模式上的声子数为:二,声子具有能量ћω,也具有准动量ћq,它的行为类似于电子或光子,具有粒子的性质。但声子与电子或光子是有本质区别的,声子只是反映晶体原子集体运动状态的激发单元,它不能脱离固体而单独存在,它并不是一种真实的粒子。我们将这种具有粒子性质,但又不是真实物理实体的概念称为准粒子。所以,声子是一种准粒子。而光子是一种真实粒子,它可以在真空中存在。声子与声子相互作用,或声子与其他粒子(电子或光子)相互作用时,声子数目并不守恒。声子可以产生,也可以湮灭。其作用过程遵从能量守恒