Большая Советская Энциклопедия (ФО)

). Согласно законам квантовой механики, колебательная энергия атомов кристалла может принимать значения, равные, где E₀ – энергия основного состояния,  – Планка постоянная . Каждой волне можно поставить в соответствие квазичастицу – Ф. Энергия Ф. равна: , квазиимпульс р = k. Число n_{к n} следует трактовать как число Ф. Различают акустический и оптический Ф.; для акустического Ф. при р ® 0 E = sp, где s – скорость звука; для оптического Ф. при р ® 0 E_min  ¹ 0 (у простых кристаллов с r = 1 оптического Ф. нет).

  Ф. взаимодействуют друг с другом, с др. квазичастицами (электронами проводимости , магнонами и др.) и со статическими дефектами кристалла (с вакансиями , дислокациями , с границами кристаллитов, поверхностью образца, с чужеродными включениями). При столкновениях Ф. выполняются законы сохранения энергии и квазиимпульса. Последний является более общим, чем закон сохранения импульса (см. Сохранения законы ), т.к. суммарный квазиимпульс сталкивающихся квазичастиц, в частности Ф., может изменяться на величину 2pb, где b – вектор обратной решётки. Такие столкновения называются процессами переброса, в отличие от нормальных столкновений (b = 0). Возможность процесса переброса – следствие периодичности в расположении атомов кристалла.

  Среднее число Ф.  определяется формулой Планка:

 

  где T – температура, k – Больцмана постоянная. Эта формула совпадает с распределением частиц газа, подчиняющихся статистике Бозе – Эйнштейна, когда химический потенциал равен нулю (см. Статистическая физика ). Равенство нулю химического потенциала означает, что число N _ф > Ф. в кристалле не сохраняется, а зависит от температуры. Для всех твёрдых тел N _ф ~ T ³ при Т ® 0 и N _ф ~ Т при Т >> Q_д (Q_д – Дебая температура ). Понятие Ф. позволяет описать тепловые и др. свойства кристаллов, используя методы кинетической теории газов . Ф. в большинстве случаев представляют собой главный тепловой резервуар твёрдого тела. Теплоёмкость кристаллического твёрдого тела практически совпадает с теплоёмкостью газа Ф. Теплопроводность кристалла можно описать как теплопроводность газа Ф., теплосопротивление которого обеспечивается процессами переброса.

  Рассеяние электронов проводимости при взаимодействии с Ф. – основной механизм электросопротивления металлов и полупроводников . Способность электронов проводимости излучать и поглощать Ф. приводит к притяжению электронов друг к другу, что при низких температурах является причиной перехода ряда металлов в сверхпроводящее состояние (см. Сверхпроводимость , Купера эффект ). Излучение Ф. возбуждёнными атомами и молекулами тел обеспечивает возможность безызлучательных электронных переходов (см. Релаксация ). В релаксационных процессах в твёрдых телах Ф. обычно служат стоком для энергии, запасённой др. степенями свободы кристалла, например электронными.

  Среднюю энергию газа Ф. (как и др. квазичастиц) можно характеризовать величиной, подобной