声子

[拼音]：shengzi

[外文]：phonon

在简谐近似下，点阵振动可按其简正模分解──表达为3Ns（N是晶体中元胞数目，s是元胞中原子数目）个相互独立的点阵波的叠加，整个系统相当于一组3Ns个相互独立的谐振子，振子频率与能量是相应的点阵波频率和能量（见点阵动力学）。按量子力学，谐振子的能量是量子化的，能量量子是媡w（w是振子圆频率）。点阵波的能量量子称为声子，点阵波量子态的变化对应于相应的声子的产生或消灭，能量的变化是相应的声子数目的变化。

在阐明点阵波和其他微观粒子（电子、光子、中子等）或元激发的相互作用的物理图像时，定义声子的动量媡k (k 是相应点阵波的波矢，媡是普朗克常数除以2π)是有帮助的，这时，相互作用过程服从能量守恒和动量守恒规律。但点阵波波矢只确定到可以相差任一个倒易点阵矢量，这里定义的声子能量守恒及动量守恒规律也确定到这样。

这样一来，声子可看作是和光子相似的一种具有能量 媡wj(k)〔wj(k) 是相应点阵波的圆频率〕、动量媡k的玻色子（准粒子）。简谐近似下，点阵振动可看作是3Ns种声子的理想玻色气体。

如考虑非谐相互作用，声子间有相互作用。晶体中的电子，晶体的不完整性都会对声子产生散射，这会使声子变成为有限寿命的准粒子。假如这些作用很强，寿命短到和点阵振动周期可比拟，或声子自由程短到和点阵波波长可比拟，再用声子的概念就不妥当了。