晶格振动的能量是量子化的,与光子相似,这种能量量子被称为声子。
声子是凝聚态物质中原子(或分子)振动的 集体激发 ,常用来描述晶格振动的一种准粒子。
声子的引入是为了更简洁地描述物理系统,它与标准模型中的基本粒子(如光子、电子、夸克等)还是不一样的。
因为声子哈密顿量看起来非常友好
所以我们就用简正模描述声子
声子哈密顿量:
H=\sum _K \omega_k a_k^ \dagger a_k\\
声子是多体系统的集体激发,一般来说,必须在量子多体形式中对待。
a^†(x)= \sum _ķ e^{-iķ ⋅ x}a^†ķ.\\
态 a^†(x)|0⟩ 描述了在位置X生成的单声子。
用一个很好的类比,来熟悉将波函数从动量转换到位置空间的规则。「波函数」实际上意味着在位置 X 找到单个声子的概率幅度。
对于简正模,波函数 \sim e^{iķ⋅x} ,这是在整个晶体范围内扩展的平面波。声子状态随着时间演化,波包在(晶体中)移动时扩散。