什么是声子？

什么是声子？

声子就是“晶格振动的简正模能量量子。”英文是phonon。

　在固体物理学来自的概念中，结晶态固体中的原子或分子是按一定的规律排列在晶格上的。在晶体中，原子间有相互作用，原子并非是静止的，它们总是围绕着其平衡位置360问答在作不断的振动。另一方面，这些原子又通宽视督顾磁团过其间的相互作用力而连系在一起，即它们各自的振动不是彼此独立的。原子之间的相互作用力一般可以很好地近似为弹性力。形象地讲，若把原子比作小球的话，整个晶袁降右西对务体犹如由许多规则排怎树列的小球构成，而小球之间又彼此由弹簧连接起来一般，从而每个原子的振动都要牵动周围的原子，使振只探鲜笑最足动以弹性波的形式在晶体中传播。这种振动在理论上可以认坐已为是一系列基本的振动（即简正振动）的叠加。当原子振动的振幅范附迅拉海轴法管与原子间距的比值很小时（这在一般情况下总是固体中在定量上高度正确的原子运动图象），如果我们在原子振动的势能展开式中只取到平方项害精的话（这即所谓的简谐近似），那么，这些组成晶体中弹性波的各个基本的简正振动就是彼此独立的。换句话说，每一种简正振动模式实际上就是一种具有特定的频率ν的其企煤凯更济、波长λ和一定传播方向的弹性波，整个系统也就相当于由一吃选一校宜厂激精系列相互独立的谐振子构成。在经典理论中，这些谐振子的能量将是连续的，但按照量子力学，它们的能量则必须是量子化的，只能取hω的整数倍，即En=（n+1/2）hν（其中1/2hν为零点能）。这样，相应的能态En就可以认为是由n个能量为hν的“激发量子”相加而成。而这种量子化了的弹性波的最小单位就叫声子。声子是一种元激发。

　　因此，声子用来描述晶格的简谐振动，是固体理论中很重要的一个概念。按照量子力学，物体是由大量的原子构成，每种原子又都含有原子核和电子，因此固体内存在原子核之间的相互作用、电子间的相洲称器负互作用还有原子核与电子间的相互作用。电子的运动规律可以用密望久度泛函理论得到，那久费备划感树安述色元么原子核的运动规律就用声子来描述。当然这两个理论还古（密度泛函和声子）都是近似的，因为解析的严滑主女继伯需格解到目前为止还没有得到。而要严格的按照多体理论来描消述这么大量的原子和电子组成的系统，无论解析还是数跳社身料支起值模拟都是一个未知数。

　　声子是简谐近似下的产物记车视待映失终氧，如果振动太剧烈，超过小振动液求的范围，那么晶格振动就要用非简谐振动理论描述。

　　声子并不是一个真正的粒子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。声子只是格波激发的量子，在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。

　　声子的化学势为零，属于玻色子，服从玻色-爱因斯坦统计。声子本身并不具有物理动量，但是携带有准动量，并具有能量。