Элементарные возбуждения

Помимо отсутствия вязкости, сверхтекучее движение жидкости обладает еще и следующими двумя важнейшими свойствами оно не сопровождается переносом тепла и всегда потенциально. Оба эти свойства тоже следуют из микроскопической теории, согласно которой нормальное движение жидкости представляет собой в действительности движение газа возбуждений напомним, что коллективное тепловое движение атомов квантовой жидкости можно рассматривать как совокупность отдельных элементарных возбуждений, ведущих себя как некоторые квазичастицы, движущиеся в занимаемом жидкостью объеме и обладающие определенными импульсами и энергиями. [c.708]

Энтропия гелия II определяется статистическим распределением элементарных возбуждений. Поэтому при всяком движении жидкости, при котором газ квантов возбуждения остается неподвижным, не возникает никакого макроскопического переноса энтропии. Это и значит, что сверхтекучее движение не сопровождается переносом энтропии, или, другими словами, не переносит тепла. Отсюда в свою очередь следует, что течение гелия II, при котором имеет место лишь сверхтекучее движение, является термодинамически обратимым. [c.708]

При самых низких температурах, когда почти все элементарные возбуждения в жидкости являются фононами, величины ря, с, S связаны друг с другом соотношениями ) [c.725]

Процессы, происходящие в твердых телах, связанные с колебаниями атомов кристаллической решетки, выглядят особенно просто, если обратиться к одному из самых фундаментальных обобщений квантовой механики. В основе этого обобщения лежит идея французского физика Луи де Бройля о том, что каждой волне с частотой со и волновым вектором к можно сопоставить частицу с энергией E—Htd и импульсом p = ftk. Так, световые (электромагнитные) волны можно рассматривать как квантовые осцилляторы излучения или считать, что они состоят и частиц — квантов, называемых фотонами. Каждый фотон имеет энергию Й.0). Аналогично, если обратиться к формуле (5.70) для энергии квантового осциллятора, то звуковую волну с волновым вектором к и поляризацией s можно рассматривать как совокупность ге(к, s) квантов с энергией Йсо(к, s) каждый и плюс энергия основного состояния /2Й<в(к, s). Эти кванты (или частицы звука) звуковой волны называют фононами. Величина ft. o(k, ь), очевидно, представляет собой наименьшую порцию энергии возбуждения над основным уровнем АЛ (к, s). Так как фонон несет наименьшую энергию, его рассматривают как элементарное возбуждение. Сложное возбуждение есть просто возбуждение, содержащее много фононов. Коллективные движения атомов в кристалле представляют собой звуковые волны, а соответствующие им возбуждения — кванты звука, или фононы. [c.161]

На исследуемое вещество направляются два лазерных луча, разности частот которых совпадают с одной из частот собственных колебаний молекулы или кристалла, что приводит к изменению заселенности колебательных уровней. Для анализа используется дополнительный, так называемый пробный, луч. Фактически исследуется стоксово и антистоксово рассеяние пробного луча. Описанную схему принято называть схемой активной спектроскопии рассеяния света. Пробный луч в этой схеме может использоваться как для регистрации фазовых соотношений между элементарными возбуждениями в разных точках среды (между фазами колебаний разных молекул) — когерентная активная спектроскопия так и для регистрации разности населенностей уровней—некогерентная активная спектроскопия. Естественно, что в обоих случаях рассеянный сигнал, получаемый в схеме активной спектроскопии, существенно превышает уровень сигнала, получаемого в спонтанном комбинационном рассеянии. [c.316]

Во многих случаях можно рассматривать взаимодействие фотонов с атомами и молекулами вещества, как если бы последние были свободны или по крайней мере изолированы. Однако в тех случаях, когда квантово-оптические явления происходят в твердых телах, необходимо принимать во внимание электронные и другие коллективные движения в кристалле. Этим коллективным движениям сопоставляют своеобразные кванты , называемые квазичастицами или элементарными возбуждениями. Кристалл уподобляют газу таких квазичастиц. Квантово-оптические явления в твердых телах рассматривают, исходя из взаимодействия фотонов с указанными квазичастицами. [c.129]

Типы квазичастиц. Атомная динамика идеального (беспримесного, бездефектного) кристалла описывается коллективными волновыми движениями. С квантовой точки зрения эти движения эквивалентны газу неких частиц, энергия е и импульс р которых выражаются через частоту волн и волновой вектор с помощью известных соотношений е=Ай и p=flq. Частицы, сопоставляемые с коллективными волновыми движениями в кристалле, называют квазичастицами. Формально мы получаем квазичастицы, производя квантование волн, распространяющихся по кристаллу. Представление кристалла в виде газа квазичастиц составляет сущность метода квазичастиц (метода элементарных возбуждений). Этот метод является основным в современной теории твердого тела он позволяет свести крайне сложную динамику огромного коллектива взаимодействующих реальных частиц (атомов кристалла) к относительно простой динамике газа квазичастиц. [c.146]

Необходимо различать L, которое характеризует дальний порядок в основном состоянии, и среднюю длину пробега Z, которая относится к элементарным возбуждениям (возбужденным электронам). Первое может быть много больше последнего. Дальний порядок будет существовать и при температурах выше Т =0° К, вплоть до критической температуры. [c.727]

Обзор теорий сверхпроводимости с рассмотрением спектра элементарных возбуждений. Хорошая библиография, особенно работ, проделанных в СССР. [c.782]

Одной из форм дефектов решетки являются рассмотренные выше тепловые колебания атомов, которые могут взаимодействовать со статическими дефектами решетки и в ряде случаев стимулировать их появление. В общем случае под дефектом можно понимать любое элементарное возбуждение кристалла, а состояние реального кристалла — возбужденным состоянием. [c.229]

Рис. 10.15. Зависимость частоты элементарных возбуждений от импульса в жидком гелии при Т = 1,12 К.

Закон дисперсии элементарных возбуждений в сверхтекучем жидком гелии. [c.640]

Таким образом, в условиях частотного резонанса (oji —Ю2=Я/) распространение волны Де есть распространение оптически наведённой волны соответствующих элементарных возбуждении среды. Дифракция пробного пучка на этой волне и представляет собой К. р. с. [c.392]

Полный вывод гидродинамических уравнений для смесей — см, книгу Халатикова И. М. Теория сверхтекучести. — М. Наука, 1971, гл. XIII. Эти уравнения становятся неприменимыми при очень низких температурах, когда возникает квантовое вырождение элементарных возбуждений, связанных с атомами прямее . [c.719]

Энергетическая щель. Все образовавшиеся куперовскне пары при 7=0 К сконденсированы на одном уровне, характеризующем основное состояние сверхпроводника. При образовании куперовских пар энергия системы понижается на энергию связи электронов в паре, которую обычно обозначают 2До. Неспаренный электрон, Представляющий собой элементарное возбуждение в сверхпроводнике, не может оказаться на этом уровне и должен занять первый незанятый уровень спектра элементарных возбуждений. При разрыве пары оба электрона должны подняться на уровни элементарных возбуждений и поэтому должна быть затрачена энергия, большая чем 2До. Другими словами спектр элементарных возбуждений (нормальных электронов) отделен от энергетического уровня, соответствующего основному состоянию сверхпроводника, энергетической щелью 2До. Расчеты по теории БКШ дают для ширины щели ири Г=ОК [c.270]

Ширина энергетической щели уменьшается с повышением температуры. Действительно, для разрыва куперозской пары и создания двух элементарных возбуждений необходимо затратить энергию 2Д (обозначение До относится к случаю 7=0 К). Если температура сверхпроводника отлична от нуля и такова, что k T— 2Д, то многие куперовские пары разорвутся под влиянием теплового воздействия. При этом в к-пространстве много состояний заполнено одиночными электронами (или, как мы их назвали, элементарными возбуждениями). Эти заполненные состояния уже не участвуют в создании пары, следовательно, не дают понижения энергии системы. Энергия сверхпроводника повышается. Эти же состояния не участвуют теперь в формировании энергетической щели. Следовательно, чем больше разорванных пар, тем больше элементар- [c.270]

Теория Ландау. Б раннем варианте своей теории Ландау рассматривал спектр фононных возбуждений, отделенный от ротонных возбуждений, т. е. от элементарных возбуждений вихревого движения, энергетической щелью Д, равной по порядку кТх- Хотя Ландау критиковал аргументы Бпйла, он постулировал соотношение между импульсом и энергией ротона, аналогичное предложенному Бийлом, де-Буром и Михельсом для всех возбуждений [см. формулу (43.1)]. Таким образом, при допущении, что ротоны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна, термодинамические соотношения будут здесь подобны соотношениям, приведенным в п. 43. [c.877]

Возбужденное состояние кристалла, заключаюш,ееся в колебаниях кристаллической решетки, мол<ет быть описано (если только возбуждение не очень сильное) с помощью представления о газе, состоящем из квантов упругой энергии, получивших название фононов. Фонон является одним из типов квазичастиц, под которыми подразумевают возбул<денные состояния совокупности реальных частиц при коллективном движении последних. К квазичастицам относятся также фотоны и другие элементарные возбуждения. Фононы соответствуют колебательным движениям составляющих кристалл атомов, т. е. ассоциируются с различными типами элементарных колебаний кристаллической решетки. Любое сложное колебание решетки можно согласно разложению Фурье представить в виде совокупности гармоничных волн (каждая длиной Kj). Эти упругие волны несут вполне определенную энергию и обладают некоторым значением импульса рф = Е1с. Поэтому их можно трактовать как частицы, т. е. фононы (кванты звука). [c.461]

В книге последовательно развиваются основы аппарата квантовой теории поля (вторичное квантование бозонов и фермионов, методы функций Грина и функции распространения и т. д.), его приложения к рассмотрению основных элементарных возбуждений в твердом теле (электроны, фононы, экситоны), а также взаимодействий между ппдш (сверхпроводимость, поляритоиы). [c.366]

Второй тип процессов связан с поглощением света, к-рое приводит к образованию в среде разл. элементарных возбуждений (квазичастиц) — возбуждённых состояний атомов, электронов проводимости и дырок, экситонов (в неметаллич. кристаллах), фононов и т. п. Это означает изменение п и х. Вследствие миграции квазичастиц в среде происходит также изменение нрост-ранствезшого распределения п и х. Характер преобразования пучков в этом случае определяется свойствами квазичастиц, вид к-рых можно варьировать выбором частоты волн. И[1ерциопиость процессов записи и стирания определяется наименьшим из времён жизни квазичастиц и их диффузиопно-дрейфовым перемещением иа расстояния порядка периода интерференционной картины. [c.624]

Если элементарные возбуждения, возникающие под действием света,— электроны и дырки, то неоднородное освещение вызывает их неравномерную в пространстве генерацию, а диффузия обусловливает перераспределение электрич. заряда в среде. Вследствие этого возникает электрич. ноле Е (г), изменяющееся в пространстве (г — пространственная координата) в соответствии с распределением интенсивности света в интерференционной картине. В кристаллах без центра симметрии (см. Симметрия кристаллов) изменение п пропорц. полто Е Ап Е (линейный электрооптич. эффект см. Электрооптика). В этом случае положения максимумов плотности заряда, совпадающие обычно с положениями максимумов ингс1(с1гвн0сти интерференционной картины /(г), сдвинуты по фазе относительно максимумов Ап(г) на я/2 (нелокальность отклика среды). [c.624]

Условие б) хорошо выполняется в полупроводниках и диэлектриках с малым числом свободных электронов, когда взаимодействие между ними мало и может быть учтено как электрон-электронное рассеяппе. В металлах, где число свободных электронов велико, взаимодействие с осн. массой электронов учитывается самосогласованным одноэлектронным потенциалом. Взаимодействие с электронами, находящимися в тонком слое вблизи поверхности Ферми, может быть учтено в рамках теории ферми-жидкости, в к-рой в качестве элементарных возбуждений рассматриваются заряж. квазичастнцы — фермионы, описывающие самосогласованное движение всей системы электронов. Электрон-электронное взаимодействие приводит, как правило, лишь к перенормировке спектра. ИсклЮ Чение составляют кристаллы с узкими зонами, где энергия отталкивания двух электронов на одном узле превышает ширину зоны. Если в таких кристаллах число электронов равно числу атомов, они являются диэлектриками, даже если число мест в зоне (с учётом спина) больше числа атомов. При изменении ширины разрешённой зоны в результате сближения атомов происходит переход к металлич. проводимости (переход Мотта). [c.92]

Следует различать методы, применяемые для описания систем ыз конечпого числа частиц, и методы оииса-ния макроскоиич. тел, В первом случае типичной является постановка задачи о нахождении волновых ф-ций и уровней энергии системы. Во втором случае подразумевается переход к термодинамич. пределу , когда объём тела и число частиц в нём формально устремляются к бесконечности с сохранением конечной плотности числа частиц. Типичной постановкой задачи в этом случае являстся определение энергии осн. состояния системы и распределения частиц по импульсам, нахождение спектра элементарных возбуждений квазичастиц) и кинетических коэффициентов системы. [c.299]

В пек-рых случаях конденсиров. систем, когда известен характер теплового движения, можно ностроить К. у. Б. для элементарных возбуждений (квазичастиц). Напр., теория процессов переноса энергии в кристал-лич. ретётке основана на ур-нии такого тина. Если в выражении для потенц. энергии решётки ограничиться квадратичным относительно смещений атомов членами, то тепловое движение атомов в кристалле описывается свободно распространяющимпся фононами — квантами нормальных колебаний решётки. Учёт членов 3-й степени приводит к возможности столкновений между фононами. В результате ф-ция распределения фононов N f, з) будет изменяться во времени согласно кинетич. ур-нию [c.363]

Каждой волне нормального колебания с частотой и и волновым вектором к сопоставляется сонокупность-квазичастиц — фононов с энергией S = и квазн-импульсом р %к, число к-рых определяется интенсивностью волны. При достаточно низких темп-рах, когда кристалл механически слабо возбуждён, его термодннамич. свойства эквивалентны свойствам газон всех элементарных возбуждених в частности, решёточная часть энергии кристалла совпадает с энергией газа фононов. [c.404]

Не при темп-рах ниже т.н. .-перехода (7 - =2,17 К при давлении насыщенных наров гелия). Сверхтекучесть Не II (его способность без трения протекать сквозь узкие капилляры и щели) Ландау связал со свойствами спектра элемеитарпых возбуждений Не П. При Т = 0 жидкий Не находится в осн. состоянии. При темп-рах 7 >0 К, но близких к абс. нулю жидкость переходит в одно из возбужденных состояний, к-рые можно представить как совокунность элементарных возбуждений квазичастщ). Простейшими элементарными возбуждениями жидкости являются колебания её плотности — фононы. Закон дисперсии фононов, т. е. зависимость их энергии от импульса р, имеет вид [c.573]

Смотреть страницы где упоминается термин Элементарные возбуждения : [c.709] [c.681] [c.806] [c.808] [c.281] [c.63] [c.560] [c.367] [c.213] [c.214] [c.217] [c.264] [c.363] [c.601] [c.619] [c.58] [c.70] [c.246] [c.263] [c.263] [c.265] [c.269] [c.391] [c.551] [c.573]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...