Khoa Học Tự Nhiên - Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Khoa học tự nhiên - 0 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn Vật lý Hiện đại (Modern Physics) Giảng viên: TS. Nguyễn Văn Thái - 1 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn Giới thiệu môn học Mục đích môn học (Objectives) Cung cấp các kiến thức bổ sung cho các học phần ứng dụng của Kỹ thuật Hạt nhân Kiến thức cơ bản về các hiện tượng xảy ra trong nguyên tử, lý thuyết tương đối Anhxtanh áp dụng trong Kỹ thuật Hạt nhân Các môn học cần thiết (Pre-requisites) Vật lý III - 2 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn Giới thiệu môn học Nội dung môn học Tuần 1: Lý thuyết tương đối tính và bài tập Tuần 2: Lý thuyết tương đối tính và bài tập (tiếp) Tuần 3: Vật lý nguyên tử Tuần 4: Vật lý nguyên tử (tiếp) Tuần 5: Vật lý nguyên tử (tiếp) Tuần 6: Vật lý nguyên tử (tiếp) Tuần 7: Máy phát lượng tử Tuần 8: Máy phát lượng tử (tiếp) - 3 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn Giới thiệu môn học Giáo trình và tài liệu tham khảo 1. Vật lý hiện đại, Ronald Gautreau and William Savin (Ngô Phú An và Lê Băng Sương dịch), Nhà Xuất bản Giáo dục, 2003. 2. Vật lý đại cương, tập 3 phần I. Lương Duyên Bình (chủ biên). Nhà Xuất bản Giáo dục, 2009. 3. Vật lý đại cương, tập 3 phần II. Đỗ Trần Cát, Đặng Quang Khang, Nguyễn Văn Trị, Phùng Văn Trình, Nguyễn Công Vân. Nhà Xuất bản Giáo dục, 2009. - 4 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn Thuật ngữ vật lý hiện đại ám chỉ những khái niệm vật lý hậu Newton. Vật lý Newton không thể giải thích được rất nhiều hiện tượng trong tự nhiên từ cấp độ vi mô đến vĩ mô, và do vậy sự ra đời của vật lý hiện đại nhằm giải thích một số hiện tượng mà vật lý cổ điển chưa làm được đồng thời vật lý hiện đại đã mang lại một cái nhìn sâu sắc của con người về tự nhiên, đồng thời thúc đẩy sự tiến bộ của loài người. (Wikipedia.org) Vật lý Hiện đại - 5 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn Vật lý hiện đại dựa trên nền tảng của hai lý thuyết cơ học lượng tử và thuyết tương đối Các hiệu ứng lượng tử xảy ra ở cấp độ nguyên tử (gần 10-9 m), trong khi các hiệu ứng tương đối tính xảy ra khi vận tốc của vật đạt xấp xỉ tốc độ của ánh sáng (gần 108 ms) Cơ học cổ điển cũng như vật lý cổ điển nghiên cứu các hiện tượng với vận tốc nhỏ và khoảng cách tương đối lớn (Wikipedia.org) Vật lý Hiện đại - 6 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn Vật lý hiện đại là môn học bổ sung cho các học phần ứng dụng của kỹ thuật hạt nhân, cung cấp các kiến thức cơ bản về các hiện tượng xảy ra trong nguyên tử, lý thuyết tương đối Anhxtanh và cách ứng dụng những kiến thức đã học để tìm hiểu các lý thuyết tương tự áp dụng trong vật lý và kỹ thuật hạt nhân Vật lý Hiện đại - 7 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn 1. Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Isaac Newton (1642-1727) sinh ra tại Anh vào đúng năm mất của nhà vật lí thiên văn huyền thoại Galileo Galilei Newton được coi là một trong những nhà vật lý vĩ đại nhất mọi thời đại, người đã tiếp tục xây dựng thành công các ý tưởng của Galilei về không gian và về chuyển động Ngày nay chúng ta thường gọi toàn bộ nền cơ học cổ điển (trước Einstein) là cơ học cổ điển Newton để nhắc đến công lao của ông. Cơ học cổ điển của Newton xây dựng lấy cơ sở chính từ hình học Euclite và các lý thuyết chuyển động của Galilei. Lý thuyết tương đối tính - 8 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn 1. Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Trong một thời gian dài, cơ học Newton, hay còn gọi là cơ học cổ điển, đã chiếm một địa vị thống trị trong sự phát triển của khoa học. Trên cơ sở của cơ học Newton đã hình thành những quan niệm về không gian, thời gian và vật chất. Lý thuyết tương đối tính - 9 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn 1. Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Theo những quan niệm đó thì không gian, thời gian và vật chất không phụ thuộc vào chuyển động, cụ thể là khoảng thời gian của một hiện tượng xảy ra, kích thước của một vật và khối lượng của nó đều như nhau trong mọi hệ quy chiếu đứng yên hay chuyển động. Tóm lại, theo Newton thời gian không gian là tuyệt đối, không phụ thuộc vào chuyển động, khối lượng của vật là bất biến Lý thuyết tương đối tính - 10 - NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) V.T. Nguyen thai.nguyenvanhust.edu.vn 1. Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Nhưng đến cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, khoa học và kỹ thuật phát triển rất mạnh, người ta bắt đầu gặp những vật chuyển động nhanh với vận tốc vào cỡ vận tốc ánh sáng c trong chân không (c = 300000 kms) khi đó xuất hiện sự mâu thuẫn với các quan điể...
Vật lý Hiện đại (Modern Physics) Giảng viên: TS Nguyễn Văn Thái NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 0 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Giới thiệu môn học Mục đích môn học (Objectives) Cung cấp các kiến thức bổ sung cho các học phần ứng dụng của Kỹ thuật Hạt nhân Kiến thức cơ bản về các hiện tượng xảy ra trong nguyên tử, lý thuyết tương đối Anhxtanh áp dụng trong Kỹ thuật Hạt nhân Các môn học cần thiết (Pre-requisites) Vật lý I&II NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 1 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Giới thiệu môn học Nội dung môn học Tuần 1: Lý thuyết tương đối tính và bài tập Tuần 2: Lý thuyết tương đối tính và bài tập (tiếp) Tuần 3: Vật lý nguyên tử Tuần 4: Vật lý nguyên tử (tiếp) Tuần 5: Vật lý nguyên tử (tiếp) Tuần 6: Vật lý nguyên tử (tiếp) Tuần 7: Máy phát lượng tử Tuần 8: Máy phát lượng tử (tiếp) NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 2 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Giới thiệu môn học Giáo trình và tài liệu tham khảo 1 Vật lý hiện đại, Ronald Gautreau and William Savin (Ngô Phú An và Lê Băng Sương dịch), Nhà Xuất bản Giáo dục, 2003 2 Vật lý đại cương, tập 3 phần I Lương Duyên Bình (chủ biên) Nhà Xuất bản Giáo dục, 2009 3 Vật lý đại cương, tập 3 phần II Đỗ Trần Cát, Đặng Quang Khang, Nguyễn Văn Trị, Phùng Văn Trình, Nguyễn Công Vân Nhà Xuất bản Giáo dục, 2009 NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 3 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Vật lý Hiện đại Thuật ngữ vật lý hiện đại ám chỉ những khái niệm vật lý hậu Newton Vật lý Newton không thể giải thích được rất nhiều hiện tượng trong tự nhiên từ cấp độ vi mô đến vĩ mô, và do vậy sự ra đời của vật lý hiện đại nhằm giải thích một số hiện tượng mà vật lý cổ điển chưa làm được đồng thời vật lý hiện đại đã mang lại một cái nhìn sâu sắc của con người về tự nhiên, đồng thời thúc đẩy sự tiến bộ của loài người (Wikipedia.org) NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 4 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Vật lý Hiện đại Vật lý hiện đại dựa trên nền tảng của hai lý thuyết cơ học lượng tử và thuyết tương đối Các hiệu ứng lượng tử xảy ra ở cấp độ nguyên tử (gần 10-9m), trong khi các hiệu ứng tương đối tính xảy ra khi vận tốc của vật đạt xấp xỉ tốc độ của ánh sáng (gần 108 m/s) Cơ học cổ điển cũng như vật lý cổ điển nghiên cứu các hiện tượng với vận tốc nhỏ và khoảng cách tương đối lớn (Wikipedia.org) NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 5 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Vật lý Hiện đại Vật lý hiện đại là môn học bổ sung cho các học phần ứng dụng của kỹ thuật hạt nhân, cung cấp các kiến thức cơ bản về các hiện tượng xảy ra trong nguyên tử, lý thuyết tương đối Anhxtanh và cách ứng dụng những kiến thức đã học để tìm hiểu các lý thuyết tương tự áp dụng trong vật lý và kỹ thuật hạt nhân NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 6 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Lý thuyết tương đối tính 1 Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Isaac Newton (1642-1727) sinh ra tại Anh vào đúng năm mất của nhà vật lí thiên văn huyền thoại Galileo Galilei Newton được coi là một trong những nhà vật lý vĩ đại nhất mọi thời đại, người đã tiếp tục xây dựng thành công các ý tưởng của Galilei về không gian và về chuyển động Ngày nay chúng ta thường gọi toàn bộ nền cơ học cổ điển (trước Einstein) là cơ học cổ điển Newton để nhắc đến công lao của ông Cơ học cổ điển của Newton xây dựng lấy cơ sở chính từ hình học Euclite và các lý thuyết chuyển động của Galilei NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 7 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Lý thuyết tương đối tính 1 Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Trong một thời gian dài, cơ học Newton, hay còn gọi là cơ học cổ điển, đã chiếm một địa vị thống trị trong sự phát triển của khoa học Trên cơ sở của cơ học Newton đã hình thành những quan niệm về không gian, thời gian và vật chất NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 8 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Lý thuyết tương đối tính 1 Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Theo những quan niệm đó thì không gian, thời gian và vật chất không phụ thuộc vào chuyển động, cụ thể là khoảng thời gian của một hiện tượng xảy ra, kích thước của một vật và khối lượng của nó đều như nhau trong mọi hệ quy chiếu đứng yên hay chuyển động Tóm lại, theo Newton thời gian không gian là tuyệt đối, không phụ thuộc vào chuyển động, khối lượng của vật là bất biến NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 9 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Lý thuyết tương đối tính 1 Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Nhưng đến cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, khoa học và kỹ thuật phát triển rất mạnh, người ta bắt đầu gặp những vật chuyển động nhanh với vận tốc vào cỡ vận tốc ánh sáng c trong chân không (c = 300000 km/s) khi đó xuất hiện sự mâu thuẫn với các quan điểm của cơ học Newton, cụ thể là : Không gian, thời gian, khối lượng m đều phụ thuộc vào chuyển động Những khó khăn đó, cơ học Newton không giải quyết được NE2010: Vật lý Hiện đại (Modern Physics) - 10 - V.T Nguyen thai.nguyenvan@hust.edu.vn Lý thuyết tương đối tính 1 Sự hạn chế của cơ học cổ điển Newton Từ đó rút ra kết luận là: cơ học Newton chỉ áp dụng được cho các vật chuyển động với vận tốc nhỏ so với vận tốc ánh sáng (v