Photon vs Phonon
פונון ופוטון הן שתי מילים קרובות מאוד, שניתן לטעות בהן לאותו דבר. פוטון הוא חבילת אנרגיה, שהיא הבסיס של מכניקת הקוונטים. פונון הוא תנודה קולקטיבית של מספר אטומים. שני המושגים הללו חשובים מאוד בפיזיקה. תורת הפוטונים היא התיאוריה הבסיסית שרוב הפיזיקה המודרנית תלויה בה. פונון הוא גם מושג חשוב בלימוד חומרים ובתנודות הפנימיות שלהם. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם פונון ופוטון, קווי הדמיון שלהם, ההגדרות שלהם, היישומים של פונון ופוטון ולבסוף ההבדל בין פוטון לפונון.
מה זה פוטון?
צילום הוא נושא שנדון במכניקת גלים. בתורת הקוונטים, נצפה כי לגלים יש גם תכונות חלקיקים. תורת הקוונטים של האור מציעה שאור נע בצרורות של גלים. כל אחת ממנות הגלים הללו מתנהגת כחלקיק. הפוטון הוא חלקיק הגל. זוהי כמות קבועה של אנרגיה תלויה רק בתדירות הגל. האנרגיה של הפוטון ניתנת על ידי המשוואה E=h f, כאשר E היא האנרגיה של הפוטון, h הוא קבוע הפלנק, ו-f הוא תדר הגל. פוטונים נחשבים כחבילות אנרגיה. עם התפתחות תורת היחסות, התגלה שגם לגלים יש מסה. הסיבה לכך היא שגלים מתנהגים כחלקיקים באינטראקציות עם חומר. עם זאת, מסת המנוחה של פוטון היא אפס. כאשר פוטון נע במהירות האור, יש לו מסה רלטיבית של E/C2, כאשר E היא האנרגיה של הפוטון ו-C הוא זרע האור בוואקום.
מה זה פונון?
בחומר מעובה כמו מוצקים וכמה נוזלים, החומר מציג התנהגויות אלסטיות ברמה האטומית. הקשרים בין אטומים וקשרים בין מולקולריים הם אלסטיים. זה גורם לאטומים ולמולקולות להתנודד. העירור הקולקטיבי בסידור מחזורי ואלסטי של אטומים או מולקולות בחומר מעובה ידועים כפונון. קבוצה של חלקיקים מתנודדים כאלה מכונה לעתים קרובות מעין-חלקיק. במכניקת הקוונטים, אלקטרון המתנודד בתוך קשר נחשב לבאר קוונטית חד-ממדית. מכיוון שקוואזי-חלקיק הוא אוסף של אלקטרונים כאלה, ניתן להתייחס אליו כמערכת קוונטית דו-ממדית או תלת-ממדית. פונון הוא סוג מיוחד של רטט בסריג שבו כל חלקיק מתנודד באותו תדר. זה ידוע בתור המצב הרגיל במכניקה הקלאסית. זה שימושי מאוד בשימוש במשפט פורייה כדי לחשב את התדרים של תנועות סריג שרירותיות במונחים של התדר הבסיסי.
מה ההבדל בין פונון לפוטון?
• פוטון הוא סוג של אנרגיה אבל הפונון הוא מצב של תנודה המתרחשת במבני סריג.
• פוטון יכול להיחשב כגל וחלקיק, שהם ישויות שניתנות לצפייה פיזית. פונון הוא מצב של רטט, שהוא לא גל ולא חלקיק.
