Phonon
En physique, un phonon est une vibration de réseau quantifiée. Le mot quantifié est utilisé en physique pour signifier que seules certaines valeurs de quelque chose sont autorisées. Une chose qui est quantifiée peut être considérée comme un escalier ; vous ne pouvez que vous déplacer d'une marche à l'autre et vous ne pouvez pas vous tenir entre les marches. Une chose qui n'est pas quantifiée peut être considérée comme une rampe ou une pente douce ; vous pouvez vous déplacer sur n'importe quelle distance, en haut ou en bas. Un treillis est la structure répétitive ou périodique d'un cristal. Un cristal est constitué d'atomes ou de molécules selon un certain modèle. Les points du motif où se trouvent les atomes ou les molécules constituent le réseau. Les solides, les liquides et les gaz peuvent tous subir des vibrations. Une vibration étant quantifiée, seules certaines fréquences de vibrations sont autorisées.
Intuitivement, il n'y a aucune raison de quantifier les vibrations du réseau. Les vibrations macroscopiques ou à grande échelle d'un matériau ne sont pas quantifiées et peuvent prendre essentiellement n'importe quelle fréquence. Ce n'est que lorsque l'on considère les minuscules vibrations des particules qui composent un matériau - les atomes et les molécules - que le concept de quantification et de phonons devient important. Pour comprendre pourquoi les phonons existent, il faut recourir à la mécanique quantique complexe. Sans trop entrer dans les détails, les interactions entre les atomes ou molécules constitutifs d'un cristal sont analysées par la mécanique quantique. En raison de leur disposition selon un schéma qui se répète, lorsqu'on arrive à une expression mathématique pour la fréquence d'oscillation, on constate que seules des valeurs quantifiées distinctes sont autorisées. Il n'y a malheureusement pas de moyen simple d'expliquer cela.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un phonon ?
R : En physique, un phonon est une vibration quantifiée d'un réseau.
Q : Que signifie le mot "quantifié" en physique ?
R : En physique, le mot "quantifié" signifie que seules certaines valeurs de quelque chose sont autorisées.
Q : Comment peut-on se représenter quelque chose de quantifié ?
R : Une chose quantifiée peut être vue comme un escalier ; vous ne pouvez vous déplacer que d'une marche à l'autre et vous ne pouvez pas rester entre les marches.
Q : Qu'est-ce qu'un treillis ?
R : Un réseau est la structure répétitive ou périodique d'un cristal, composé d'atomes ou de molécules selon un certain schéma, avec des points sur le schéma où les atomes ou les molécules sont situés.
Q : Les solides, les liquides et les gaz peuvent-ils tous subir des vibrations ?
R : Oui, les solides, les liquides et les gaz peuvent tous subir des vibrations.
Q : Pourquoi les phonons existent-ils ?
R : Pour comprendre pourquoi les phonons existent, il faut faire appel à une mécanique quantique complexe. Sans entrer dans les détails, les interactions entre les atomes ou molécules constitutifs d'un cristal sont analysées par la mécanique quantique. En raison de leur disposition selon un schéma qui se répète, lorsqu'on parvient à une expression mathématique pour la fréquence d'oscillation, on constate qu'il n'existe que des valeurs quantifiées distinctes.
