Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe snel trilt een vast atoom?

Het is niet zo eenvoudig als zeggen dat een vast atoom met een specifieke snelheid trilt. Dit is waarom:

* Atomen in vaste stoffen trillen niet afzonderlijk. Ze zijn constant in wisselwerking met hun buren en creëren een collectieve beweging die beter wordt omschreven als trillingen in een rooster.

* De frequentie van deze trillingen hangt af van meerdere factoren:

* Temperatuur: Hogere temperaturen leiden tot meer intense trillingen.

* Materiaal: Het type materiaal en de bindingsstructuur ervan hebben een sterk invloed op de trillingsfrequentie.

* specifiek atoom: Zelfs binnen hetzelfde materiaal trillen verschillende atomen met iets verschillende frequenties.

* We kunnen de trillingen van een enkel atoom niet direct meten. In plaats daarvan bestuderen we de collectieve trillingen van een materiaal als geheel, dat kan worden gemeten met behulp van technieken zoals infraroodspectroscopie of neutronenverstrooiing.

Dus, wat kunnen we zeggen?

* trillingen in vaste stoffen zijn een belangrijk aspect van hun gedrag. Ze zijn verantwoordelijk voor fenomenen zoals warmtecapaciteit, thermische geleidbaarheid en zelfs de sterkte van materialen.

* De frequenties van deze trillingen zijn over het algemeen erg hoog. Ze bevinden zich in het bereik van Terahertz (THz), wat veel verder gaat dan wat onze zintuigen kunnen waarnemen.

In plaats van zich te concentreren op een enkel atoom, is het nuttiger om na te denken over het bereik van frequenties aanwezig in een vast materiaal. Dit bereik wordt vaak het phonon spectrum genoemd , en de vorm en kenmerken ervan zijn direct gerelateerd aan de fysieke eigenschappen van het materiaal.