2024年5月5日发(作者：笔记本按电源键无法开机)

元激发相关概念

姓名：冉松松 班级：s1467 学号：2

1 元激发概念

元激发(Elementary excitation)又叫准粒子。对于能量靠近基态的低激发态，可以将

其看成一些独立的激发单元集合，具有确定的能量和波矢。

2 元激发分类

2.1 集体激发 (多为Bose型 )：

2.1.1 离子-离子相互作用引起的晶格振动—声子(Phonon)。

声子(Phonon)是晶体中晶体结构集体激发的准粒子，化学势为零，服从玻色-爱因斯

坦统计，是一种玻色子。声子本身并不具有物理动量，但是携带有准动量

（其中为约化普朗克常数）。

，并具有能量

声子是简谐近似下的产物，如果振动太剧烈，超过小振动的范围，那么晶格振动就要

用非简谐振动理论描述。

声子并不是一个真正的粒子，声子可以产生和消灭，有相互作用的声子数不守恒，声

子动量的守恒律也不同于一般的粒子，并且声子不能脱离固体存在。声子只是格波激发的

量子，在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。

2.1.2 磁性材料中的自旋-自旋相互作用引起的自旋波—磁振子(Magnon)。

磁振子(Magnon)是自旋波的元激发。每激发一个磁振子，相当于一个自旋的翻转。

其能量E与相应自旋波的频率ω满足关系E=(n+1/2)ω（其中n为对应频率为ω的自旋

波的平均磁振子数），如同光子和声子，磁振子也同为玻色子，满足玻色-爱因斯坦统计。

2.1.3 金属中电子气相互作用引起的等离子体集体振荡—等离子激元(Plasmaron)。

在金属中的电子-电子相互作用系统，价电子在正离子的正电抵消背景上运动，系统在

宏观尺度上保持电中性。由于价电子易动性，而且电子间有相互作用，因而系统在微观尺

度上必然存在电子密度的起伏。电子间相互作用是库仑势，具有长程性，所以即使是局部

的密度起伏也将在整个系统产生电子运动的关联，这是一种集体效应，通常用电子密度的

傅里叶分量



q

描述。

类似晶体振动的集体坐标，它是系统中电子密度相对于正电背景的振动，称为等离子

区集体振荡。波失为q频率为

元(Plasmons)。



q

的等离子区集体振荡量子





q

，在固体物理中叫做等离激

2.1.4 光子和光学模声子耦合－极化激元(Polariton)。

由于光子是横向电磁场的量子，光照射离子晶体时将激发横向的电磁场，从而对离子

晶体中光频支横波振动产生影响，特别是当光子频率w=kc与横波光学模声子的频率wt

相近时，两者的耦合很强，其结果将使光子与横波光学模声子的色散关系曲线都发生很大

的改变，形成光子-横光学模声子的耦合模式，其量子称为极化激元(Polariton)。