Fonone
In fisica, un fonone è una vibrazione reticolare quantizzata. La parola quantized è usata in fisica per indicare che solo certi valori di qualcosa sono ammessi. Qualcosa che è quantizzato può essere pensato come una scala; ci si può muovere solo da un gradino all'altro e non si può stare in piedi tra un gradino e l'altro. Qualcosa che non è quantizzato può essere pensato come una rampa o una pendenza regolare; si può spostare qualsiasi distanza verso l'alto o verso il basso. Un reticolo è la struttura ripetitiva o periodica di un cristallo. Un cristallo è costituito da atomi o molecole secondo un certo schema. I punti dello schema in cui si trovano gli atomi o le molecole sono il reticolo. I solidi, i liquidi e i gas possono tutti sperimentare le vibrazioni. Una vibrazione che viene quantizzata significa che solo certe frequenze di vibrazioni sono consentite.
Intuitivamente, non c'è motivo di quantificare le vibrazioni del reticolo. Le vibrazioni macroscopiche o su larga scala di un materiale non sono quantizzate e possono assumere essenzialmente qualsiasi frequenza. È solo quando si considerano le minuscole vibrazioni delle particelle che compongono un materiale - atomi e molecole - che il concetto di quantizzazione e di fononi diventa importante. Per capire perché esistono i fononi, è necessaria una complicata meccanica quantistica. Senza entrare troppo nel dettaglio, le interazioni tra gli atomi o le molecole costituenti di un cristallo vengono analizzate meccanicamente quantisticamente. A causa della loro disposizione in uno schema che si ripete, quando si arriva ad un'espressione matematica per la frequenza di oscillazione, si scopre che ci sono solo valori quantizzati distinti ammessi. Purtroppo non c'è un modo semplice per spiegarlo.
Domande e risposte
D: Che cos'è un fonone?
R: Un fonone è una vibrazione reticolare quantizzata in fisica.
D: Che cosa significa la parola 'quantizzato' in fisica?
R: In fisica, la parola 'quantizzato' significa che sono ammessi solo alcuni valori di qualcosa.
D: Come si può pensare a qualcosa che è quantizzato?
R: Qualcosa che è quantizzato può essere pensato come una scala; si può muovere solo da un gradino all'altro e non si può stare in piedi tra un gradino e l'altro.
D: Che cos'è un reticolo?
R: Un reticolo è la struttura ripetuta o periodica di un cristallo, composto da atomi o molecole in un determinato schema con punti sullo schema in cui si trovano gli atomi o le molecole.
D: I solidi, i liquidi e i gas possono sperimentare vibrazioni?
R: Sì, i solidi, i liquidi e i gas possono tutti sperimentare vibrazioni.
D: Perché esistono i fononi?
R: Per capire perché esistono i fononi, è necessaria una meccanica quantistica complicata. Senza entrare troppo nei dettagli, le interazioni tra gli atomi o le molecole costituenti un cristallo sono analizzate in modo quantomeccanico. A causa della loro disposizione in uno schema che si ripete, quando si arriva ad un'espressione matematica per la frequenza di oscillazione, si scopre che sono ammessi solo valori quantizzati distinti.
