Молекулярная физика. Термодинамика. Шишлянникова Л.М. - 42 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

41
кристаллической решетке не являются независимыми. Смещение одного
из атомов из положения равновесия влечет за собой смещение других
соседних с ним атомов. Таким образом, кристалл представляет собой
систему
N
упруго связанных друг с другом материальных точек,
обладающую
N3
степенями свободы.
Механизм тепловых упругих волн в кристаллах аналогичен
механизму звуковых волн, поэтому их называют акустическими волнами.
Диапазон частот тепловых волн очень широк – от звуковых частот
(
)
Гц 10 10
32
−
до
Гц 10
13
. Границы спектра тепловых волн простых
(атомных) кристаллов можно определить, исходя из того, что самая
длинная волна
,l
max
2=λ
где
l
- наибольший линейный размер тела, а
самая короткая -
,d
min
2=λ
где
d
- параметр атомной решетки. Скорость
распространения тепловых волн совпадает со скоростью распространения
звука. Энергия распределяется между всеми видами волн, но большая
часть ее приходится на короткие волны.
Подобно энергии электромагнитных волн, энергия тепловых
акустических волн тоже квантована. Квант звуковой энергии назван
фононом. Энергия фонона
ν⋅=
h
Е
,
где
h
– постоянная Планка,
ν
– частота колебания.
Фононы относятся к категории квазичастиц. Основное отличие
квазичастиц от обычных частиц (электронов, протонов, нейтронов,
фотонов) заключается в том, что квазичастицы не могут существовать в
вакууме. Для своего возникновения и существования они нуждаются в
некоторой вещественной среде.
Квазичастицы–фононы являются элементарными носителями
движения в системе частиц, входящих в кристаллическую решетку и
связанных друг с другом силами взаимодействия.
По квантовой механике частицы не могут находиться в покое, так
как это противоречит принципу неопределенности. По принципу
неопределенности
hPx
x
≥∆⋅∆
,
где
x
P∆
– неопределенность в определении импульса частицы,
x∆
–
неопределенность в определении ее координаты,
h
– постоянная Планка.
Если частица покоится, то ее координаты точно фиксированы и
0=∆x
. Тогда неопределенность в импульсе частицы будет бесконечно
большой, т. е. частица будет обладать большой кинетической энергией.
Это противоречие позволяет сделать заключение, что самое низкое

Страницы