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calos818

木虫 (著名写手)

新人菜鸟

[求助] 物理意义:声子本征矢的实部和虚部已有1人参与

大家好,请问声子本征矢的实部和虚部有何物理意义?为何要用复数来表示?
虽然固体书上解下来是波的形式


谢谢!
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adormer

新虫 (初入文坛)

虚部表征同一本征振动下各原子相位的不同(所以gamma点的时候所有点的相位都是一致的)

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4楼2017-10-01 11:27:55
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calos818

木虫 (著名写手)

新人菜鸟

自顶下
2楼2017-09-29 12:33:57
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zhihaogong25

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
calos818(漫天飘雪代发): 金币+10, 谢谢交流 2017-09-30 08:43:10
对于有周期性边界条件的系统, 我们可以知道本征基应该是含有具有波动性质的三角函数, cosx 和 sinx。 假设你没有进一步的条件决定是只留下sinx 或者 cosx。 所以其解是 (cos x, sinx)形式, 那这里引入 exp(i x A) 代表这里的解。
3楼2017-09-29 19:46:30
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zhihaogong25

金虫 (正式写手)

送红花一朵
引用回帖:
4楼: Originally posted by adormer at 2017-10-01 11:27:55
虚部表征同一本征振动下各原子相位的不同(所以gamma点的时候所有点的相位都是一致的)

我没有理解,能不能详细说明下。
5楼2017-10-01 17:44:27
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adormer

新虫 (初入文坛)

引用回帖:
5楼: Originally posted by zhihaogong25 at 2017-10-01 04:44:27
我没有理解,能不能详细说明下。...

结合实部跟虚部,可以得出一个原子的振动相位.如果两个原子的振动相位不同,那么他们的振动就不是同步的(比如一个原子已经振动到最大值,但是另一个原子可能只振动到最大值的一半)

gamma点是长波极限,在长波极限下原子之间的相位肯定是一样的(所以他们的eigen vec虚部都是0,或者也可以把eigen vecs写成任意带虚部的复数,只要保证相位值相等就可以了)
6楼2017-10-01 23:58:54
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zhihaogong25

金虫 (正式写手)

我这里的图片的意思是针对声子的推导中的如果不用虚数,而是用一个形为 A cos + B sin 的形式来解经典力学里面的一维链的振动。可以看到这个和 直接设为 exp[i(wt - naq)]的结果是一样的(符号和结论和公式都是参考黄昆的固体物理的3.2节)。也就是说这里虚数的引入是会带了更多的计算上的便利。
物理意义:声子本征矢的实部和虚部
IMG_0135.JPG


物理意义:声子本征矢的实部和虚部-1
IMG_0136.JPG

7楼2017-10-03 23:21:33
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zhihaogong25

金虫 (正式写手)

引用回帖:
6楼: Originally posted by adormer at 2017-10-01 23:58:54
结合实部跟虚部,可以得出一个原子的振动相位.如果两个原子的振动相位不同,那么他们的振动就不是同步的(比如一个原子已经振动到最大值,但是另一个原子可能只振动到最大值的一半)

gamma点是长波极限,在长波极限下 ...

我根据黄昆的符号下的公式来理解你的意思, 就是根据色散关系,
m*w^2 = 2 beta*(1 - cos(aq) ), 这里的 w是振动频率, q 是倒格矢, a是晶格常数,当在gamma点的时候,倒格矢q= 0 , 也就是说 对应的振动频率w = 0, 对应的波长为无限长。此时,我们的晶体里面的是共同振动,即之间的距离没有变动,也就无所谓波不波的了。

考虑w不是长波,即w!=0,则q!=0, 则每个晶格中的原子振动相位就会不一样(n*a*q导致的),这样我们就可以用cos和sin 函数来描述振动。

到此为止我觉得你说相位不一样可以理解成晶格里面振动的产生,如果单看这一句话是显然的,因为在我看来如果振动相位一样,其实就是没有在振动,也无所谓频率。 但是我还是没有理解你说的虚部的存在与否和你的相位不一样有直接的联系。不知道是我哪里没有理解到。 我固体物理学的不是很好,很多东西都不扎实,希望向你多请教。
8楼2017-10-03 23:39:15
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tsglss

铁杆木虫 (著名写手)

固体物理中的大部分内容有个图像即可,不必细究。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
做好自己
9楼2017-10-04 07:21:07
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adormer

新虫 (初入文坛)

引用回帖:
8楼: Originally posted by zhihaogong25 at 2017-10-03 10:39:15
我根据黄昆的符号下的公式来理解你的意思, 就是根据色散关系,
m*w^2 = 2 beta*(1 - cos(aq) ), 这里的 w是振动频率, q 是倒格矢, a是晶格常数,当在gamma点的时候,倒格矢q= 0 , 也就是说 对应的振动频率w = ...

大家一起讨论,不要说请教啊

"但是我还是没有理解你说的虚部的存在与否和你的相位不一样有直接的联系"---我好像没有说过这话啊。我的意思是结合实部与虚部得出相位,如果相位不同则振动不同步。
回到声子本身,声子表征的是原子的集体振动,只是不同的原子本征振动可能不同步,也就是相位不同。相位不同,那么一定会有部分原子的虚部不是0.
10楼2017-10-04 23:00:37
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