Фононный импульс

Я читаю книгу Чарльза Киттеля по физике твердого тела и задаюсь вопросом, каков механизм взаимодействия нейтронных волн и фотонов с фононами, и этот процесс подчиняется обобщенному закону сохранения импульса-энергии.

Это то же самое, как луч света дифрагирует на решетке Брэгга? В этом случае атомы в кристалле неподвижны, поэтому фононов нет. Далее предположим, что луч света не возбуждает никаких механических колебаний в кристалле, так что фононы не создаются. Тогда изменение импульса света может быть целым числом, кратным трем обратным векторам решетки.

Как это можно обобщить, когда существуют кристаллические колебания (например, фононы с определенными импульсами)? Может ли кто-нибудь объяснить мне происхождение обобщенного закона сохранения импульса?

Ответы (1)

Получил ответ от Сахала Кошика, аспиранта физики

сайт: https://www.quora.com/Why-dont-phonons-carry-momentum

Это правда, что фононы/звуковые волны не несут чистого физического импульса (до тех пор, пока можно игнорировать релятивистские и нелинейные эффекты).

Фононы — это просто коллективные возбуждения в решетке. Поскольку усредненный по времени импульс каждого атома равен 0, общий импульс фонона также равен 0.

Даже для электронов импульс кристалла не совпадает с физическим импульсом. Физический импульс электрона обычно не определен и имеет значения ℏ(k+G).

В отличие от фононов фотоны обладают физическим импульсом. Это связано с тем, что усредненная по времени плотность импульса (вектор Пойнтинга) в каждой точке отлична от нуля и направлена ​​в направлении распространения.

Фононы несут квазиимпульс, и это все, что имеет значение. В кристалле сохранение квазиимпульса вплоть до векторов обратной решетки - это то, что остается от сохранения импульса (поскольку непрерывная трансляционная симметрия нарушается).
Также обратите внимание, что этот ответ близок к ответу только по ссылке (что не рекомендуется), и здесь следует скопировать больше ответа (ссылки могут разорваться ...).
Фононы переносят энергию и импульс.