Разница между механическими модами и фононами

Как указано в этой обзорной статье:

Механические моды длинные по сравнению с межатомным расстоянием. Естественно провести различие между наномеханическими модами и фононами : первые представляют собой низкочастотные длинноволновые моды, на которые сильно влияют граничные условия наноустройства, тогда как вторые представляют собой колебательные моды с длинами волн, намного меньшими, чем типичные размеры устройства. Фононы относительно не зависят от геометрии резонатора и [...] по своей природе практически идентичны фононам в бесконечной среде.

Однако мне кажется, что «фонон» используется во всевозможных контекстах, обычно заменяется механическим модусом и даже используется там, где нет вибрирующего твердого тела (например, в гармонических осцилляторах). Не могли бы вы помочь мне немного прояснить разницу и номенклатуру?

Ответы (1)

Я думаю, что они, вероятно, пытаются охарактеризовать небольшие механические устройства. Одной частью этого анализа будет анализ их движения.

Одно движение, которое он может сделать, это вибрировать. Если длина волны вибрации намного меньше размера объекта, то вибрация не может сказать, насколько мал объект, и вибрация будет вести себя так же, как если бы объект был бесконечно большим. Этот тип вибрации он называет фононом.

С другой стороны, если длина волны примерно равна размеру объекта, он будет вести себя иначе, чем бесконечный объект, и его поведение будет зависеть от формы. Это то, что он называет механическим модусом. Например, если у вас есть длинный стержень, то будет режим изгиба, связанный с изгибом стержня, так что его длинная ось изогнута. Эта мода качественно отличается от всего, что имело бы место в объемном материале. Важно понимать эти механические режимы.

И я действительно не слышал, чтобы фонон использовался во всех видах контекста, например, в гармоническом осцилляторе.

Так есть ли принципиальная разница между фононом и механической модой?
Я бы сказал нет. Вы просто берете свой микроскопический гамильтониан и находите все нормальные моды. Затем вы делаете несколько произвольное различие, что те, которые выглядят как плоские волны, являются фононами, а те, которые выглядят иначе, потому что видят граничные условия, — это то, что он называет механическими модами.
Я согласен, что во многих случаях различие является произвольным. Однако в некоторых случаях различие довольно четкое. Например, отдельно стоящая балка имеет торсионные моды (где луч закручивается), дилатационные моды (где площадь поперечного сечения увеличивается и уменьшается), поверхностные волны Рэлея и т. д. В бесконечных средах просто нет аналогичных мод. Напротив, и лучи, и бесконечные среды имеют моды, которые выглядят почти одинаково, например, поперечные и продольные моды. Тем не менее, в некоторых контекстах (например, очень маленькие наноструктуры) все колебания обычно называют фононами.
Разница между механическими модами и фононами
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v