Ich denke, es ist verkehrt, sich unter einem Quantum etwas
teilchenhaftes vorzustellen. Das mag bei Licht einigermassen
zutreffen, aber im Falle von Phononen ist das eher fehl am Platz.
Ein Quantum ist, wie der Name schon sagt, ein Stueck. Eine der
Hauptaussagen der Quantenphysik (hoppla, da taucht das Woertchen
schon wieder auf) ist, dass die Dinge der Natur in kleinen (aber
nicht unendlich kleinen!) Haeppchen bestehen. Z.B.
(offensichtlich) alle Stoffe bestehen aus Molekuelen, Atomen,
die wiederum aus Elektronen, Protonen, Neutronen. Die moeglichen
Energien, die Elektronen um einen Atomkern haben koennen sind
quantisiert, d.h. sie haben nur ganz bestimmte Werte und bilden
fuer jeden Wert ein sogenanntes Orbital.
Zurueck zu den Schwingungen. Nehmen wir das einfachste Beispiel,
eine Kugel am Seil, ein Pendel. Wenn man dieses physikalische
System eines Pendels klassisch berechnet, erhaelt man eine
Funktion Auslenkung des Pendels in Abhaengigkeit von der Zeit.
Diese Funktion wird eine Sinus-Funktion sein, also etwas perio-
disches. Nun stelle man sich dieses Pendel quantenmechanisch vor,
dann wird man ein voellig anderes Bild erhalten. Man er haelt Aufenthaltswahrscheinlichkeiten fuer die Auslenkung des Pendels,
also keine Funktion, die den Weg des Pendels mit der Zeit
beschreibt. Ferner wird man nach quantenmechanischer Rechnung
feststellen, dass die moeglichen Energien des Pendels nicht
beliebig sein koennen, sondern nur feste Werte (die Energie
den Pendels ist quantisiert). Jeder Energie entspricht ein
bestimmter Schwingungszustand, jedem dieser Zustaende laesst
sich eine Funktion zurordnen, die die Aufenthaltswahrscheinlich-
keit des Pendels beschreibt. Jeden dieser Zustaende bezeichnet
man als Phonon.
Uebertragen auf einen Festkoerper, kann man sich Phononen
(wie schon gesagt) eher als eine Welle im Festkoerpergitter
vorstellen. Insofern gibt es eine Analogie zum Photon, welches
eine Welle des Elektromagnetismus darstellt.
MEB
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