晶格振动与声子
声学支
设想一长排人手拉着手轻轻摇摆。如果大家几乎在同一刻朝同一边倾倒,整排人就会一齐漂移,像体育场看台上缓缓掠过的一道波。声学支正是这样表现的那一族晶体振动:相邻的原子朝同一方向运动,几乎齐步。
这些是固体里低频的振动。由于相邻原子彼此之间几乎没有相对移动,它们之间的弹簧也就几乎没被拉伸,所以需要的能量极少——这正是它们频率低的原因,而对于最长的波,频率一路降到零。在那些长波长上,这种运动恰恰就是寻常的声音穿过材料在传播,「声学」之名便由此而来。每一块晶体都有声学支,无论它由什么构成。
声学支之所以重要,是因为它把声音、以及在寻常温度下固体里的大部分热都带过固体。有一点值得说清楚:这里的「声学」是给原子如何一齐运动贴的标签,并不是说你能听见它——大多数声学声子振动得远比你耳朵能察觉的任何声音都快。
一场地震会把脉冲送过坚硬的岩石,它们相隔几秒钟先后抵达远方的城市。那些地震波,就是地壳的巨型声学支振动——它们是同一种原子摇摆里最长、最慢的那一类亲戚,而正是这种摇摆,把指甲在桌面上的轻叩传了过去。
地震波是行星尺度上的声学支振动。
只有当晶体重复单元里不止一个原子时,声学支和光学支才成对出现。每个原胞只有一个原子的晶体,就只有声学支——没有第二群原子可供它对着运动。
又称
另见