从上面可知,九ω为频率为ω;的格波的能量量子。对照频率为ω的电磁波能量量子 九被称为光子,我们将格波的能量量子叫声子。但声子和光子还是有很大的区别:光 子是一种真实粒子,它可以在真空中存在;但声子是人们为了更好地理解和处理晶格集 体振动设想出来的一种粒子,它不能游离于固体之外,更不能跑到真空中,离开了晶格 振动系统,也就无所谓声子,所以,声子是种准粒子。光子的频率正比于它的波矢k, 它带有动量κ,在电磁波被吸收或反射时,这个动量M使光子显示出粒子性;但相应 于波矢q的声子并不带有动量q。原因是:当q增加一个倒格矢Gn时,不会引起声子频 率ω(q)和原子位移的变化,也就是说,从物理上看,q与q+Gn是等价的。这实际上是 晶体周期结构的一个反映。在处理声子之间和声子与其它粒子相互作用时,又具有 一定的动量性质。由于与q+Gn)等价,我们把这个动量叫做“准动量”或“晶体 动量”。 声子和光子一样,是玻色子,它不受泡利不相容原理限制,粒子数也不守恒,并且 服从玻色一爱因斯坦统计。这样,在系统处于热平衡时,频率的格波的平均声子数为 n (3.42) e" e 因此,声子的数目是和温度密切有关。 声子的平均能量则为 E=(<n>+,)m=*、ha (343) 声子的速度为相应格波的群速度,=。对于长声学声子,声子的速度就是固体 中的声速。 引入声子这种准粒子概念的好处是:可以将晶格集体振动系统看成是由不同能量的 理想声子组成的声子气体。晶格振动的热能就是声子的总能量。各种微观粒子与晶格振 动系统的相互作用,可以看成这些粒子与声子相互作用或碰撞,这些碰撞服从能量守恒 和准动量守恒定律。热传导可以看成声子的扩散。热阻是由于声子被散射。这样,不少 物理问题就可以比较方便和形象地理解和处理。 §34晶格振动谱的实验测定方法 对于研究晶格振动,应该知道晶格振动谱(即晶格振动的色散关系或声子谱)(q, 此处俵表示格波支序数。人们发展了一些实验方法来测量晶格振动谱。这些方法都是采用 外来粒子与晶格发生非弹性碰撞,即粒子与声子碰撞。这些碰撞或相互作用应遵循能量 守恒和准动量守恒定律 341声子与其他粒子的相互作用从上面可知，hωi 为频率为ωi的格波的能量量子。对照频率为ω的电磁波能量量子 hω 被称为光子，我们将格波的能量量子叫声子。但声子和光子还是有很大的区别：光 子是一种真实粒子，它可以在真空中存在；但声子是人们为了更好地理解和处理晶格集 体振动设想出来的一种粒子，它不能游离于固体之外，更不能跑到真空中，离开了晶格 振动系统，也就无所谓声子，所以，声子是种准粒子。光子的频率正比于它的波矢k， 它带有动量 ，在电磁波被吸收或反射时，这个动量 使光子显示出粒子性；但相应 于波矢q的声子并不带有动量 。原因是：当q增加一个倒格矢G hk hk hq n时，不会引起声子频 率ω(q)和原子位移的变化，也就是说，从物理上看，q与q + Gn是等价的。这实际上是 晶体周期结构的一个反映。在处理声子之间和声子与其它粒子相互作用时， 又具有 一定的动量性质。由于 与 hq hq )( + Gq n h 等价，我们把这个动量叫做“准动量”或“晶体 动量”。 声子和光子一样，是玻色子，它不受泡利不相容原理限制，粒子数也不守恒，并且 服从玻色—爱因斯坦统计。这样，在系统处于热平衡时，频率ωi的格波的平均声子数为： 1 1 / − =>< i i kT e n hω （3.42） 因此，声子的数目是和温度密切有关。 声子的平均能量则为 2 1 ) 2 1 ( / − +=+><= kT i i i i i i e n ω ω ω ε ω h hh h （3.43） 声子的速度为相应格波的群速度 q v ∂ ∂ = ω g 。对于长声学声子，声子的速度就是固体 中的声速。 引入声子这种准粒子概念的好处是：可以将晶格集体振动系统看成是由不同能量的 理想声子组成的声子气体。晶格振动的热能就是声子的总能量。各种微观粒子与晶格振 动系统的相互作用，可以看成这些粒子与声子相互作用或碰撞，这些碰撞服从能量守恒 和准动量守恒定律。热传导可以看成声子的扩散。热阻是由于声子被散射。这样，不少 物理问题就可以比较方便和形象地理解和处理。 §3.4 晶格振动谱的实验测定方法 对于研究晶格振动，应该知道晶格振动谱(即晶格振动的色散关系或声子谱)ωj(q)， 此处j表示格波支序数。人们发展了一些实验方法来测量晶格振动谱。这些方法都是采用 外来粒子与晶格发生非弹性碰撞，即粒子与声子碰撞。这些碰撞或相互作用应遵循能量 守恒和准动量守恒定律。 3.4.1 声子与其他粒子的相互作用 11