每一個基本晶格中有兩個原子的振動

我們考慮一晶體,質量為M1的原子,位於一系列的平面上(us表示第s平面上的某顆原子),而原子質量為M2的原子所在的平面則和第一種原子的平面交錯排列如圖示。

假設每一個原子(平面)只和其鄰近原子(平面)有交互作用,則我們可以寫下原子的運動方程式

同除C and a. .

à

us=Aexp[i(ks-wt)] ; vs=Bexp[i(ks-wt)]作為行進波的解代入上式並作整理

將其寫成矩陣 (1)

行列式等於零,得色散關係式(還原單位)

w-w+分別稱為聲頻(acoustical mode)與光頻(optic mode)

w-2w+2代入(1)可求振幅A, B.

讓我們來看看ejs的模擬動畫 

所以現在你可以發現在一基本晶格中含兩個原子的色散關係式和含一個原子的色散關係式是有很大的不同

  1. 在一基本晶格中含兩個原子的色散關係式中,相同的k值有兩個不同的w值,即w-k的圖中有兩個分支
  2. 仔細看看關係圖,是否任何的頻率都是允許的呢?在k=±π/a時,有一頻隙

(frequency gap)w之間是不允許的

(3)光頻和聲頻的相鄰原子的振動方向是不一樣的,在光頻中,原子1和相鄰的原子2振動方向相反,但在聲頻中是同向的,如下圖

在上圖的第一個圖中(即頻率較高者,相鄰原子運動方向相反),假使這兩個原子帶相反電荷,則會產生如同光波波長的電場,所以稱此為光頻。而在聲頻中,當k很小時,振幅A=B,二原子同向移動如同聲頻在長波長的振動,所以稱此模式為聲頻