声音的产生实验报告单及声子总结

小学科学实验报告单年月日学校年(班)级级班实验小组教师课题7声音的产生实验名称声音的产生实验目的：探究声音的产生的原因实验器材：去掉盒盖的空纸盒、橡皮筋、小鼓、鼓槌、豆粒、音叉、烧杯、水实验步骤：1.检查实验器材是否齐全。2.把橡皮筋紧绷在去掉盒盖的空纸盒上，用手随意拨动橡皮筋，使它发出声音，观察现象。3.在小鼓鼓面上放几颗豆粒，用鼓槌把鼓敲响，观察现象。4.安装好音叉，用鼓槌敲击音叉，观察现象；敲击音叉后用手握住音叉，感受一下；再次敲击音叉后，用音叉接触水面，观察现象。5.得出实验结论。6.整理实验器材。实验现象：1.拨动空盒上的皮筋，发出声音，皮筋在（）。2.鼓槌敲鼓，发出声音，鼓面（），豆粒上下跳动。3.敲击音叉后发出声音，音叉在()，用手握住音叉，有（）的感觉；音叉接触烧杯水面，有（）溅起。实验结论：声音是由()产生的。声学波晶体原子的热振动——晶格振动的规律可用格波来描述，格波又区分为所谓声学波和光学波两种。声学波是晶格振动中频率比较低的、而且频率随波矢变化较大的那一支格波；对于波矢比较小的长声学波，与弹性波一致，它表示着原胞中所有原子的一致运动[相位和振幅都相同]。一般，声学波的能量较低，但是其动量却可能很大。因此在对于载流子的散射与复合中，声学波往往起着交换动量的作用（光学波恰恰相反，往往起着交换能量的作用）。光学波光学波的晶格振动中的一种模式（另一种模式是声学波），它是复式晶格振动中频率比较高的、而且频率随波矢变化较小的那一支格波；对于长光学波，它表示着相位相反的两种原子的振动，即表示着两种格子的相对振动[但质心不变]。光学波的能量较高（最高能量的格波量子——声子，称为拉曼声子），但是较高能量光学波的动量却很小，因此在载流子的散射和复合过程中往往起着交换能量的作用。离子晶体的长光学波有特别的重要的作用，因为，不同离子间的相对振动产生一定的电偶极矩，从而可以和电磁波相互作用。一，既然格波的能量量子定义为声子，当格波处于较高的激发态时晶体中就布局着较多的声子，即格波振幅较大时，晶体中的声子数较多。因此格波的振幅与声子的数目就有一定的关系，下面我们就讨论这个关系。考虑长声学波的情况：即λ>>a时，可把晶体看作连续介质:u0=Cos(kx-ωt）.描写的振动是一个行波，它的能量有一半是动能，另一半是弹性势能：这就是格波的振幅与声子数之间的关系..格波的实际动量为0，并不携带物理动量。由于声子是格波简正模式的能量量子，若其能量为：E=(n+1/2)hw,其量子数n可取0∼∞的一切值，是不受任何限制的，因此声子服从玻色统计规律，在温度为Ｔ时，一个频率为ω(注意：一ω可对应于很多个波矢k)，量子数为n的简正模式上的声子数为：

二，声子具有能量ћω，也具有准动量ћq，它的行为类似于电子或光子,具有粒子的性质。但声子与电子或光子是有本质区别的，声子只是反映晶体原子集体运动状态的激发单元，它不能脱离固体而单独存在，它并不是一种真实的粒子。我们将这种具有粒子性质，但又不是真实物理实体的概念称为准粒子。所以，声子是一种准粒子。而光子是一种真实粒子，它可以在真空中存在。声子与声子相互作用，或声子与其他粒子（电子或光子）相互作用时，声子数目并不守恒。声子可以产生，也可以湮灭。其作用过程遵从能量守恒和准动量守恒。因为晶体中有3nN个振动模式，即有3nN种不同的声子。因此，晶格振动的总能量为.引入声子概念后，对于由强相互作用的原子的集体运动状态——晶格振动的每一个格波，便可看作是由数目为能量为的理想声子组成，而整个系统则是由众多声子组成的声子气体。引入声子的概念不仅能生动地反映出晶格振动能量量子化的特点，而且在处理与晶格振动有关的问题时，可以更加方便和形象。例如：处理晶格振动对电子的散射时，便可以当作电子与声子的碰撞来处理。声子的能量是hw，动量是hq。又例如：热传导可以看成是声子的扩散；热阻是于声子被散射等等。使许多复杂的物理问题变得如此形象和便于处理是引入声子概念的最大好处。但它的动量不是真实动量，因为当波矢增加一个倒格矢量时，不会引起声子频率和原子