Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Overig

Phonons

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
12
Geüpload op
21-04-2022
Geschreven in
2021/2022

This explains how phonons work by visualizing atoms as harmonic oscillators.

Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Phonons


April 21, 2022




1

, One-dimensional Monatomic Chain




Figure 1: A one-dimensional monatomic chain.

Phonons are defined to be quantized lattice vibrations in a crystal. To understand how phonons work,
we first consider a one-dimensional atomic lattice comprised of chains of an atom of mass m that are
periodically arranged in space with lattice constant a. We visualize the atoms in this one-dimensional
lattice to be harmonic oscillators, connected to their nearest neighbors with a ”spring” with spring
constant κ. If we consider lattice sites un−1 , un , and un+1 , the classical equation of motion for the
system is given by

d2 un
m = κ(un+1 − un ) + κ(un−1 − un ) = κ(un+1 + un−1 − 2un ) (1)
dt2

Since the lattice is periodic, the solution to this differential equation can be written as

ukn (t) = Ak ei(kna−ωt) (2)


where k is the wave vector and ω is the angular frequency. Substituting equation (2) back into
equation (1), we get

 
−mω 2 Ak ei(kna−ωt) = κAk ei[k(n+1)a−ωt] + ei[k(n−1)a−ωt] − 2ei(kna−ωt)
−mω 2 Ak ei(kna−ωt) = κAk ei(kna−ωt) (eika + e−ika − 2)
−mω 2 = κ(eika + e−ika − 2) (3)
−mω 2 = κ[2(cos(ka)) − 2]
−mω 2 = 2κ[cos(ka) − 1]


We use the trigonometric identities
x
1 − cos(x) = 2sin2 (4)
2
x
1 + cos(x) = 2cos2 (5)
2

to get
 
ka
− mω 2 = −4κsin2 (6)
2


Thus, we get an expression for the dispersion relation given by
r  
κ ka
ω(k) = 2 sin (7)
m 2


We note the following Taylor series expansion:


2

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
21 april 2022
Aantal pagina's
12
Geschreven in
2021/2022
Type
OVERIG
Persoon
Onbekend

Onderwerpen

$7.99
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
craigeganallistairtan

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
craigeganallistairtan University of the Philippines Diliman
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
-
Lid sinds
4 jaar
Aantal volgers
0
Documenten
3
Laatst verkocht
-

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen