Le phonon

[BioBen]

Bonjour,
désolé de remonter un peu ce fil, mais bon comme je suis en train de faire de l'acoustique en cours de mécanique, ça m'interesse.

J'aimerai juste résumer (avec mes mots) ce que vous avez dit plus haut pour voir si j'ai bien compris :

I. Supposons deux salles, une personne parle dans une salle et un autre dans l'autre salle tente d'écouter ce qu'elle dit.
L'onde va se transmetre comme une onde sonore dans l'air (puisque c'est un gaz). Arrivée au niveau du mur, cette onde "devient" un phonon (en quelque sorte "quanta de son") puis de l'autre coté du mur reprend sa "forme" d'onde sonore. (Message #12 de Karibou Blanc).
1/ Le phonon est en quelque sorte le "transporteur" du son (de l'onde sonore) dans les solides ?
2/ Le phonon est-il une onde ? (y'a-t-il toujours une onde qui se propage dans le solide ?)
3/ N'existe-il que dans les solides ?
4/ Quel est le lien photon/phonon ? (je n'arrive pas à le voir...)


II. Maitenant sur les modes de vibrations : il en existe deux type, acoustique ou optique et ca ca dépend du milieu : si le milieu est constitué d'atomes différents, alors ils vibrent différement (ils sont en quelque sorte "déphasés"), d'ou les deux dénominations différentes. Dans le message #11 de zoup1, on voit les animations qui permettent de comrpendre.
Il est dit que "Pour le mode optique, il faut qu'il y ait une alternance de 2 types d'atomes présents dans le solide".
1/ Ces deux modes de vibration n'existent donc que dans les solides ?
2/ Ces modes de vibrations sont-ils reliés à la fréquence ?
3/ Existent-ils pour tous types d'ondes (longitudinale et transversale) ?
4/ Y a-t-il un lien entre ces deux modes (acoustique et optique) et le phonon ? (ces deux modes n'existent pas pour le phonon, n'existent que pour le phonon,...)


Merci d'avance
a+
ben
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[invitea3fc981a]

Salut BioBen,

Une onde sonore fait intervenir des tranches de plusieurs millions d'atomes/molécules, ce sont des tranches où la pression augmente et diminue consécutivement ; un phonon dans un solide correspond à un mode de vibration des atomes individuels (si tu as un solide A_xY_1-x, tu auras des phonons liés aux atomes A et des phonons associés aux atomes B). De plus comme il a été dit plus haut, les phonons peuvent être longitudinaux ou transversaux, il y a des modes qu'on appelle optiques et d'autres acoustiques, mais l'association "phonon = son dans un solide" n'est qu'une image.

Quant au lien photon/phonon... Il n'y en a pas ; le photon est une particule à proprement parler, tandis que le phonon n'est qu'une pseudo-particule (on lui attribue des propriétés qui permettent de le traiter comme une particule, mais ce n'est est pas une).

[BioBen]

OKm erci pour cette réponse.
J'ai évoqué le lien photon/phonon suite à ces phrases du message #12 de Karibou Blanc.:
"En gros, il s'agit d'une diffusion phonon-photon."$1
"Seule la lumière est capable d'exciter des phonons dans la branche optique, d'où leurs noms" $2.

Donc, aucun lien ? (à par te fait qu'on puisse considérer le phonon comme un "quantum de son")

tu auras des phonons liés aux atomes A et des phonons associés aux atomes B

Dans ce cas là, le mode de vibration est le mode optique c'est ca ? (atomes différents dans la maille)

Merci
ben

[invitea3fc981a]

Ce qu'il faut retenir principalement c'est que un phonon correspond à un mode de vibration d'un atome donné (espèce, emplacement dans la maille...) dans ton matériau ; si tu t'intéresse à un autre type d'atome, ou à une autre fréquence, alors tu changes de phonon. Un phonon est un phénomène coopératif : tous les atomes qui sont concernés par ce mode dans le matériau se mettent à vibrer, on ne peut donc pas observer des phonons n'importe où ni n'importe comment. A un phonon on peut donc associer une onde, une longueur d'onde, un vecteur d'onde... et on peut donc le traiter comme une particule (d'où l'appellation de quasi-particule).

On peut effectivement induire certains modes de vibration par rayonnement : les photons viennent percuter les atomes qui se mettent alors à vibrer. Mais on ne peut pas faire d'association générale photon/phonon en les liant par des propriétés particulières, c'est cela que je voulais dire... Le phonon induit dépendra évidemment du matériau.

Je n'aime pas trop parler de "quantum de son" ; je préfère parler de "quantum de vibration".

[BioBen]

OK merci c'est beaucoup plus claire (le 1er paragraphe est très bien )
Merci beaucoup.
a+

[invite8b12b286]

Ce qu'il faut retenir principalement c'est que un phonon correspond à un mode de vibration

Ah... Il me semblait qu'à un mode de vibration donné correspondait un certain nombre de phonons...

Est-ce qu'il y a une définition "mathématique" du phonon (du genre: un coefficient dans une décomposition de Fourier...)

Merci

[invite7ce6aa19]

Un mode de vibration (pour un solide) est caractérisé par une pulsation Oméga et un vecteur d'onde "k" et une polarisation (meme chose qu'une onde électromagnétique). Ce mode de vibration représente et mouvement collectif des atomes et correspond a une description de physique classique.

En passant a la MQ ce mode est décrit par un hamiltonien d'oscillateur harmonique dont les niveaux d'énergie sont séparés d'une energie constante. C'est cette différence d'énergie qui est un phonon. Ainsi quand un mode se dé-existe il perd un quantum d'énergie appelé phonon.

L'analogie avec l'électromégnétisme est total.