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Quasiimpuls
Der Quasiimpuls, Kristallimpuls oder Pseudoimpuls hat nichts mit dem klassischen Impuls einer bewegten Masse zu tun, sondern bezeichnet den Betrag, mit dem …
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Grundidee und Bedeutung
Der Quasiimpuls, auch Kristallimpuls oder Pseudoimpuls genannt, ist keine Form des klassischen Impulses einer bewegten Masse. Er beschreibt stattdessen die Größe, mit der wellenartige Quasiteilchen in Impulserhaltungssätze eingehen.
Quasiteilchen sind Anregungen in einem Vielteilchensystem, die sich in bestimmten Zusammenhängen wie Teilchen behandeln lassen. Beispiele aus dem Artikel sind Phononen und Magnonen. Der Quasiimpuls ist wichtig, weil solche Anregungen zwar keinen gewöhnlichen mechanischen Impuls wie ein einzelner Körper besitzen müssen, in physikalischen Erhaltungsgesetzen aber trotzdem mit einer impulsähnlichen Größe berücksichtigt werden.
Phononen als Beispiel
Phononen sind elastische Schwingungen der Atome um ihre Ruhelage in einem Kristallgitter. Ein Kristallgitter ist die regelmäßige Anordnung von Atomen in einem Kristall.
Bei einem Phonon schwingen zu einem festen Zeitpunkt alle Atome in unterschiedliche Richtungen. Deshalb hat der Kristall als Ganzes keinen klassischen Impuls. Trotzdem kann die Schwingungswelle einen Quasiimpuls besitzen, der in Impulserhaltungssätzen verwendet wird.
Berechnung
Der Quasiimpuls einer Welle kann über die De-Broglie-Beziehung aus dem Wellenvektor berechnet werden:
p = hbar k
In Vektorschreibweise lautet die Formel: \vec{p} = \hbar \vec{k}. Dabei ist \vec{p} der Quasiimpuls, \vec{k} der Wellenvektor und \hbar die reduzierte Planck-Konstante. Der Wellenvektor beschreibt Richtung und Wellenlänge der Welle.