PHONON

-phonon

Un phonon est une quasi-particule qui, dans un solide, est le support de l'énergie vibratoire qui s'échange entre les atomes.C'est l'équivalent mécanique d'un électron et il est supporté par une onde sinusoïdale progressive.Le phonon est porteur d'un quantum d'énergie qui est essentiellement soit de la chaleur (par exemple dans un diélectrique, qui est dépourvu d'électrons libres) soit de l'énergie acoustique (dans les solides cristallins)

Les phonons ont les caractéristiques classiques des particules >>

 

-une fréquence

Pour les atomes d’un élément de réseau, qui oscillent en phase et colinéairement, on a approximativement

ν ~ c.Jn

avec ν(Hz) = fréquence de vibration du phonon

c(m/s)= constante d’Einstein(2,99792458 .10m/s)

Jn(m-1)= NOMBRE d’onde (supposé faible)

La vitesse du son est alors (l.ν)

-une impulsion

Q'= h / λ

où Q’i (kg-m/s) = impulsion

h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34J-s)

λ(m)= longueur d'onde

L'impulsion d'un phonon est environ 5 fois plus faible que celle d'un photon 

-une longueur d'onde

l = h / Q'

-une excitation vibratoire

S’il y a création d'une onde élastique progressive dans un réseau de corps cristallin, on a la relation a= E / (n+ 1/2).ν

où ar(J-s)= action des phonons créés (dès qu’il y a perturbation thermique des atomes).

n= nombre de phonons présents

E(J)= énergie totale de vibration

ν(Hz)= fréquence de la vibration (élastique)

 

CONSTANTE ÉLASTIQUE POUR les PHONONS

C’est la même notion (W') qu’en élasticité mécanique (dimension M.T-2, donc similaire à une densité surfacique d’énergie)

W' = lp.nY   où nY(N/m²)= module d’élasticité longitudinale

lp(m)= pas du réseau cristallin

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