Discrete and Weyl density of states for photonic dispersion relation

2019

Закрытый доступ Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1088/1402-4896/ab0bc5
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Abstract The current density of states (DOS) calculations do not take into account the essential discreteness of the state space, since they rely on the unbounded continuum approximation. Recently, discrete DOS based on the quantum-mechanically allowable minimum-energy interval has been introduced for the quadratic dispersion relation. In this work, we consider systems exhibiting a photonic (photon-like) dispersion relation and calculate the related density and number of states (NOS). Also, a Weyl’s conjecture-based DOS function is calculated for photons and acoustic phonons at a low-frequency limit, by considering the bounded continuum approach. We show that the discrete DOS function reduces to expressions of bounded and unbounded continua in the appropriate limits. The fluctuations in discrete DOS completely disappear under accumulation operators. It is interesting that relative errors of NOS and DOS functions with respect to discrete ones have exactly the same character as the ones of the quadratic dispersion relation. Furthermore, the application of discrete and Weyl DOS for the calculation of internal energy of a photon gas is presented and the importance of discrete DOS is discussed. It is shown that the discrete DOS function given in this work needs to be used whenever the low energy levels of a physical system are heavily occupied.