ФОНОН

Квазичастица, сопоставляемая волне смещений атомов (ионов) и молекул кристалла из положений равновесия (см. КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ). Энергия Ф. ?=ћw(k), квазиимпульс р=ћk, где w — частота колебаний атомов, k — квазиволновой вектор. Колебат. энергия кристалла приближённо равна сумме энергий Ф. В энергию Ф. не принято включать энергию нулевых колебаний решётки. Число тепловых Ф. тем больше, чем выше темп-ра Т. Ср. число n= Ф. данного типа с энергией 8 определяется ф-лой Планка:

n=(?)=1/(e?/kT-1).

Эта ф-ла совпадает с энергетич. распределением ч-ц газа, подчиняющихся статистике Бозе — Эйнштейна, когда химический потенциал газа m=0 (см. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА). Последнее означает, что Ф.— бозоны, а m=0 — результат того, что число Ф. Nф в кристалле не сохраняется, а зависит от темп-ры. Для всех твёрдых тел Nф=T3 при T?qД и Nф=T при T->qД (qД—Дебая температура) Ф.— «тепловой резервуар» твёрдого тела. Теплоёмкость кристаллич. тела практически совпадает с теплоёмкостью газа Ф., теплопроводность кристалла можно описать как теплопроводность газа Ф.

Ф. взаимодействуют друг с другом, с др. квазичастицами (электронами проводимости, магнонами и др.), а также с дефектами кристаллич. решётки (с вакансиями, дислокациями, с границами кристаллитов, поверхностью образца, чужеродными включениями). Рассеяние электронов проводимости при взаимодействии с Ф.— осн. механизм электросопротивления кристаллич. проводников. Электроны, излучая и поглощая Ф., притягиваются друг к другу. При низких темп-рах это приводит для многих металлов к сверхпроводимости. Испускание Ф. возбуждёнными атомами и молекулами обеспечивает возможность безызлучательных электронных квантовых переходов. При релаксац. процессах в твёрдых телах (см. РЕЛАКСАЦИЯ) Ф. обычно служат «стоком» для энергии и импульса, запасённых др. степенями свободы кристалла (в частности, электронными), играя роль внутр. термостата. Как правило, именно с помощью Ф. осуществляется связь всех квазичастиц твёрдого тела с окружающей средой. В аморфных телах понятие Ф. удаётся ввести только для длинноволновых акустич. колебаний (Ф. с малыми р), мало чувствительных к взаимному расположению атомов.

Ф. наз. также квазичастицы, соответствующие элементарным возбуждениям в сверхтекучем гелии, описывающие колебат. движение квантовой жидкости (см. СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ). Ф. в Не характеризуются настоящим импульсом (а не квазиимпульсом), т. к. они описывают возбуждённое состояние однородной изотропной среды (см. РОТОН).