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zhangice

新虫 (初入文坛)

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[求助] 声子谱的物理含义跟作用是什么啊？这个谱能分析出什么东西来呢？已有4人参与

如题，审稿人提到这个，没有接触过。。。

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1楼 2016-08-30 08:07:31

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ChemiAndy

木虫 (正式写手)

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漫天飘雪: 金币+2, 谢谢交流 2016-09-01 18:42:10

引用回帖:

4楼: Originally posted by 漫天飘雪 at 2016-08-29 13:02:38
1. Phonon is the collection of atomic motions represented in a wave vector, i.e., in reciprocal space.
2. Phonon is not an atomic vibration.

楼上的解释很到位。但是我觉得说“Phonon is not an atomic vibration”还是很容易引起初学者的困惑。更确切地讲，声子不能理解为分子中的那种原子振动，而是在周期固体理论框架中原子的集体运动模式。

对于由分子构成的气相或者液相物质，由于分子内的化学键作用属于强相互作用，而分子间的作用属于弱的作用，因此原子主要参与分子内的集体振动。这些振动模式也主要受到分子内的作用方式影响，除非其它分子与之形成了较强的作用，比如氢键。

在固体材料中，特别是无机原子固体，分子的概念不再存在，最小的单元是晶胞。原子与原子的作用，受到周期对称性的支配，因此，其振动模式也具备了周期对称性。此种模式非常适合用波矢（wave vector）表示。注意这只是从数学上讲与倒空间形成了联系，其物理图像还是原子的振动。

因此，归根到底，声子也是原子振动引起的。决定声子与普通分子中的振动模式的差异在于原子间的作用方式，和在空间对称基础上如何将原子集体振动分解为某种模式的方式。声子决定晶体的热容、机械、力学性质，正如液体中的分子的振动决定液体的热容、机械力学性质，这两者的统计热力学公式虽有差别，背后的原理完全一样。