Thí Nghiệm_He thuc bat dinh HeisenbergBC.doc

Theo quan điểm hạt, sự phân bố cờng độ sáng trên màn E là kết quả của sự phân bố mang tính xác suất đối với các photon bị nhiễu xạ qua khe hẹp b truyền tới đập vào màn E : - Những cực ti

thí nghiệm vật lý

khảo sát nhiễu xạ tia laser qua một khe hẹp nghiệm hệ thức bất định heisenberg

Dụng cụ :

1 Nguồn phát tia laser bán dẫn (5mW- 4V)

2 Các khe hẹp có độ rộng 0,05-0,10-0,20mm

và hộp bảo vệ có núm điều chỉnh

3 Cảm biến quang điện photodiode silicon

4 Bộ khuếch đại và chỉ thị cờng độ phổ nhiễu xạ

5 Thớc trắc vi, chính xác 0,01mm

6 ống che sáng dài 50 cm

7 Giá đỡ thí nghiệm

I cơ sở lý thuyết

1 Lỡng tính sóng-hạt của photon và hệ thức

bất định Heisenberg

Lịch sử nghiên cứu tính chất của ánh sáng

đã thừa nhận : ánh sáng vừa có tính chất sóng

(sóng điện-từ) vừa có tính chất hạt (photon), nói

cách khác : ánh sáng có lỡng tính sóng-hạt

L-ỡng tính sóng-hạt của ánh sáng đã đợc nêu lên

trong thuyết lợng tử ánh sáng hay thuyết photon

của Einstein (Anhstanh) :

ánh sáng cấu tạo bởi vô số các photon Mỗi

photon có năng lợng W và động lợng p xác định

liên hệ với tần số ν và bớc sóng λcủa ánh

sáng theo các hệ thức :

W = h ν ; p = h c

ν =

h

λ (1)

với h = 6,625 10 -34 J.s là hằng số Planck và

c = 3.10 8 m/s là vận tốc ánh sáng trong chân

không

Dựa trên cơ sở lỡng tính sóng-hạt của photon,

De Broglie đã suy rộng tính chất này cho mọi

vi hạt khác ( electron, proton, ) :

Mỗi vi hạt tự do có năng lợng và động lợng

xác định ứng với một sóng phẳng đơn sắc có tần

số và bớc sóng xác định.Năng lợng W và động

l-ợng p của vi hạt liên hệ với tần số ν và bớc

sóng λcủa sóng phẳng đơn sắc theo hệ thức (1).

Do lỡng tính sóng-hạt nên qui luật chuyển

động của các vi hạt mang đặc điểm khác với qui

luật chuyển động của hạt vĩ mô ( kích thớc lớn hơn

nguyên tử ) Để hiểu điều này, ta hãy xét hiện tợng

nhiễu xạ ánh sáng hay nhiễu xạ các photon

( H.1 )

Khi truyền qua khe hẹp có độ rộng b, các

photon bị nhiễu xạ theo các phơng ứng với các góc

lệch ϕ khác nhau và truyền tới các vị trí khác nhau

trên màn E đặt song song với mặt phẳng của khe

b Thực nghiệm chứng tỏ ảnh nhiễu xạ của

chùm photon trên màn E trong trờng hợp này gồm một số điểm sáng cách nhau bởi những điểm

tối Điểm sáng gọi là cực đại nhiễu xạ, còn điểm tối gọi là cực tiểu nhiễu xạ Điểm sáng nằm ở chính giữa ảnh nhiễu xạ trên màn E gọi là cực

đại nhiễu xạ giữa (hay cực đại nhiễu xạ trung tâm)

Theo quan điểm sóng, sự phân bố cờng độ sáng

trên màn E là kết quả của sự giao thoa các sóng

sáng bị nhiễu xạ qua khe hẹp b :

- Những cực tiểu nhiễu xạ ứng với vị trí tại đó các sóng sáng giao nhau dao động ngợc pha

và đợc xác định bởi điều kiện : sinϕ = ±k λ/ b (2) với k =1 2 3 , , ,

- Những cực đại nhiễu xạ ứng với vị trí tại đó các sóng sáng giao nhau dao động cùng pha

và đợc xác định bởi điều kiện : sinϕ =±(2 k +1).λ/ 2 b (3)

với k =1 2 3 , , ,

Riêng cực đại nhiễu xạ chính giữa O ứng với

ϕ =0 và có độ rộng giới hạn giữa hai cực tiểu nhiễu xạ bậc 1 ứng với giá trị sinϕ1 = ±λ/ b

Theo quan điểm hạt, sự phân bố cờng độ

sáng trên màn E là kết quả của sự phân bố mang tính xác suất đối với các photon bị

nhiễu xạ qua khe hẹp b truyền tới đập vào

màn E :

- Những cực tiểu nhiễu xạ xác định theo

điều kiện (2) ứng với vị trị tại đó mật độ xác

x E

b 0 L

Hình 1

a

suất tìm thấy photon có giá trị bằng không (tức

là các photon không truyền tới đó )

- Những cực đại nhiễu xạ xác định theo điều

kiện (3) ứng với vị trị tại đó mật độ xác suất tìm

thấy photon có giá trị lớn nhất

Nếu chọn trục tọa độ Ox nằm trong mặt

phẳng của khe hẹp b và hớng vuông góc với

chiều dài khe hẹp, thì vị trí của photon khi

truyền qua khe hẹp có toạ độ thay đổi trong

khoảng 0≤ ≤x b, tức là có độ bất định :

∆x≈ b (4)

còn động lợng p của photon sau khi bị nhiễu

xạ qua khe hẹp sẽ thay đổi phơng truyền nên

hình chiếu của động lợng p trên trục Ox khi đó

có thể thay đổi trong khoảng 0≤p x ≤p sinϕ,

tức là có độ bất định :

∆p x ≈ p sinϕ (5)

Vì đa số photon rơi vào cực đại nhiễu xạ

chính giữa trên màn E có độ rộng a đúng bằng

khoảng cách giữa hai cực tiểu nhiễu xạ bậc 1

ứng với giá trị sinϕ1 =±λ/ b, nên độ bất định

của hình chiếu p x có thể coi gần đúng bằng :

∆p x ≈ p sinϕ1 (6)

Kết hợp (4) với (6) và thay sinϕ1 = λ

b,

đồng thời chú ý đến (1), ta nhận đợc :

∆x ∆p x ≈h (7)

Hệ thức (7) gọi là hệ thức bất định

Heisenberg, nó cho biết vị trí và động lợng của

photon không đợc xác định đồng thời, nghĩa là vị

trí của photon càng xác định (∆x càng nhỏ) thì

động lợng của nó càng không xác định (∆p x

càng lớn) và ngợc lại

Trong thí nghiệm này, ta sẽ khảo sát sự

phân bố cờng độ sáng trên ảnh nhiễu xạ qua

khe hẹp của chùm photon trong chùm sáng

laser, từ đó xác định vị trí các cực đại và cực

tiểu nhiễu xạ Đồng thời, nghiệm lại hệ thức bất

định Heisenberg bằng cách xác định giá trị của

góc ϕ1 ứng với vị trí của cực tiểu thứ nhất

Từ hình 1, ta dễ dàng nhận thấy :

tg a

L

ϕ1 = (8)

với a là khoảng cách từ đỉnh cực đại nhiễu xạ

chính giữa đến cực tiểu nhiễu xạ bậc 1 và L là

khoảng cách từ màn ảnh E đến mặt phẳng của

khe hẹp b

Nếu thay (8) vào (6) và chú ý đến (1), ta có :

∆p h arctg a

L

 

λ sin

(9) Thay tiếp (4)(9) vào (7) và sau khi chia cho

h, ta nhận đợc :

b arctg a

L

λ⋅



  ≈

sin 1 (10)

Vì khó xác định chính xác vị trí của cực tiểu nhiễu xạ bậc 1, nên ngời ta thờng thay đo

khoảng cách a bằng phép đo khoảng cách a′ tính từ đỉnh cực đại nhiễu xạ chính giữa đến

đỉnh cực đại nhiễu xạ bậc 1

Vị trí đỉnh cực đại nhiễu xạ bậc 1 ứng với góc lệch ϕ′1 có thể xác định từ hình 1:

tg a

L

′ = ′

ϕ1 (11) hoặc từ điều kiện (3) :

sin

.

′ =

ϕ1 3λ

2 b (12)

Nhng vì ϕ1 và ϕ′1 nhỏ, nên có thể tính a

theo a′ theo cách sau :

′ ≈ ′ ⇒ ′ ≈

3 2

sin

sin

suy ra :

tg a

a L

3

= ≈ = ⋅ ′ (13) Khi đó hệ thức ( 10 ) đợc viết lại thành :

b arctg a

L

λ⋅sin ⋅ ′ ≈

2

(14)

Nh vậy sau khi xác định đợc độ rộng a′và

khoảng cách L, ta có thể nghiệm lại hệ thức bất

định Heisenberg gián tiếp thông qua hệ thức

(14), nếu biết độ rộng b của khe hẹp và bớc

sóng λ của chùm laser

2 Sơ lợc về nguồn sáng laser :

Laser là các bức xạ điện từ có độ đơn sắc cao, có cờng

độ lớn, có tính kết hợp và định hớng cao (chữ viết tắt của

cụm từ tiếng Anh "Light Amplification by Stimulated Emisson

of Radiation" nghĩa là "Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ

E 2

hấp thụ phát xạ

E 1

Hình 2

Khi chiếu bức xạ điện từ đơn sắc có tần số v vào một chất,

electron hoá trị của các nguyên tử ở mức năng lợng cơ bản E 1

hấp thụ bức xạ và chuyển lên mức năng lợng kích thích E 2 cao

hơn ( E 2 > E 1 ) Nhng các electron chỉ tồn tại ở mức năng lợng

bị kích thích E 2 trong khoảng thời gian ngắn (cỡ 10 -3 s ữ 10 -8 s )

-gọi là thời gian sống τ, sau đó chúng lại chuyển về mức

năng lợng cơ bản E 1 và phát xạ bức xạ ( H 2)

Sự chuyển mức năng lợng khi hấp thụ hoặc phát xạđều

tuân theo hệ thức Einstein :

ε =h ν=E 2 −E 1 (15)

với h = 6,625.10 -34 J.s là hằng số Planck và ε= h v là

photon của bức xạ điện từ

Nh vậy, nếu số electron ở mức năng lợng cơ bản E 1 càng

nhiều thì khả năng để nguyên tử hấp thụ bức xạ càng lớn; còn

nếu số electron ở mức năng lợng kích thích E 2 càng nhiều thì

khả năng để nguyên tử phát xạ càng lớn Nói cách khác là :

xác suất xảy ra hấp thụ tỷ lệ với mật độ N 1 của electron ở mức

năng lợng cơ bản E 1 và xác suất xảy ra phát xạ tỷ lệ với mật

độ N 2 của electron ở mức năng lợng kích thích E 2

Thông thờng, mật độ electron N 2 < N 1 , nên xác suất xảy

ra phát xạ nhỏ hơn xác suất xảy ra hấp thụ Trong điều kiện

này , quá trình phát xạ không có tính kết hợp và đợc gọi là

phát xạ tự phát , trong đó các bức xạ tự phát hoàn toàn độc

lập với nhau, không có liên hệ về pha và hớng Nhng, nếu

bằng cách nào đó tạo ra đợc mật độ electron N 2 > N 1, thì xác

suất xảy ra phát xạ lớn hơn xác suất xảy ra hấp thụ Khi đó

quá trình phát xạ có tính kết hợp và đợc gọi là phát xạ cảm

ứng, trong đó các bức xạ cảm ứng có cùng tần số, cùng pha,

cùng hớng và cùng độ phân cực với bức xạ kích thích Nh vậy,

điều kiện cần để có thể xảy ra phát xạ cảm ứng là có sự đảo

mật độ hạt, nghĩa là mật độ nguyên tử ở trạng thái năng lợng

bị kích thích phải lớn hơn mật độ nguyên tử ở trạng thái năng

l-ợng cơ bản Môi trờng chất ở trạng thái có sự đảo mật độ hạt

đợc gọi là môi trờng kích hoạt Có thể tạo ra sự đảo mật độ

hạt trong môi trờng kích hoạt nhờ phơng pháp kích thích kiểu

"bơm điện" (phóng điện qua môi trờng kích hoạt), hoặc kiểu

"bơm quang" (dùng nguồn sáng thích hợp có cờng độ mạnh

chiếu vào môi trờng kích hoạt ) theo nguyên tắc sau (H 3) :

Giả sử hai mức năng lợng E 1 , E 2 (với E 2 > E 1 ) có mật độ

nguyên tử tơng ứng là N 1 ,N 2 và lúc đầu N 1 > N 2 Chiếu bức

xạ kích thích có tần sốv thoả mãn hệ thức (15) vào môi trờng

chất, một số nguyên tử đợc "bơm" từ mức E 1 lên mức E 2, nên

N 1 giảm và N 2 tăng Nhng khi N 2 tăng, xác suất xảy ra phát

xạ (nghĩa là quá trình nguyên tử chuyển từ mức E 2 về mức E 1)

cũng tăng lên Do đó, N 2 lại giảm và N 1 tăng Kết quả là không

thể đạt tới trạng thái đảo mật độ hạt trong môi trờng kích hoạt.

Để tạo ra trạng thái đảo mật độ hạt, ngời ta dùng môi trờng

kích hoạt trong đó nguyên tử có ba (hoặc bốn) mức năng lợng

E 1 , E 2 , E 3 sao cho thời gian sống τ3của nguyên tử ở mức

E 3 rất nhỏ so với thời gian sống τ2ở mức E 2 Bằng phơng

pháp "bơm" sao cho các nguyên tử bị kích thích sẽ chuyển từ

mức E 1 lên mức E 3 Vì τ3 < τ2, nên các nguyên tử ở mức E 3 nhanh chóng

chuyển về mức E 2 để tạo ra trạng thái đảo mật độ hạt N 2 >

N 1 và dẫn tới hiện tợng phát xạ cảm ứng Hiện nay có nhiều loại nguồn phát laser, trong đó môi

tr-ờng kích hoạt có thể là chất khí, lỏng, rắn, bán dẫn Laser khí

He-Ne sử dụng chất kích hoạt là hỗn hợp khí Heli (90%) và khí

Neon (10%) ở áp suất thấp Laser hồng ngọc sử dụng chất

kích hoạt là thanh hồng ngọc Rubi ( tinh thể Al 2 0 3 ) có pha ion

Cr +3 với tỷ lệ 0,05%

Trong thí nghiệm này, ta dùng diode laser - thờng gọi là

laser bán dẫn Cho một dòng điện một chiều có cờng độ thích

hợp chạy qua lớp tiếp xúc p-n tạo ra từ chất bán dẫn cơ bản GaAs, tia laser hồng ngoại sẽ đợc phát ra do quá trình tái hợp p-n Đây là quá trình biến đổi trực tiếp khá hiệu quả từ điện năng thành quang năng laser Nguyên tắc tạo ra trạng thái

đảo mật độ trong diode laser nh sau : Các electron trong vùng hoá trị nhờ một quá trình "bơm" (điện hoặc quang) sẽ chuyển lên vùng dẫn Kết quả là giữa các mức năng lợng thấp của vùng dẫn và các mức năng lợng cao của vùng hoá trị có hiện tợng đảo mật độ electron : đó là trạng thái không cân bằng và

nó chỉ tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn 10 -13 s đủ để gây

ra hiệuứng laser

II Trình tự thí nghiệm

1 Bộ thiết bị khảo sát nhiễu xạ của tia laser

Bộ thiết bị gồm một diode laser DL (3,8V-5 mW) phát ra chùm tia laser màu đỏ chiếu vuông góc vào mặt phẳng của khe hẹp (dùng

khe hẹp có độ rộng b = 0,10 mm).

Chùm tia laser bị nhiễu xạ truyền qua khe hẹp và cho ảnh nhiễu xạ trên màn E Để khảo sát vị trí các cực đại nhiễu xạ và sự phân bố cờng

độ sáng của chúng, ta dùng một cảm biến quang

điện silicon QĐ có thể di chuyển đợc nhờ một thớc panme P gắn liền với nó trên mặt của màn

ảnh E (bằng kim loại) đặt thẳng đứng

E 3

E 2

E 1

Hình 3

E

K1 b àA

P

QĐ R "0"

1 10 100

B K

C

+

G KĐ

Hình 4

Toàn bộ thiết bị đặt trên giá quang học G Tín hiệu

laser rọi vào cảm biến quang điện QĐ đợc đa vào

bộ khuếch đại và chỉ thị phổ nhiễu xạ KĐ bằng

một chốt cắm nhiều đầu C

2 Tìm ảnh nhiễu xạ của chùm tia laser qua

cách tử phẳng :

a Cắm phích lấy điện của nguồn diode

laser DL vào nguồn điện xoay chiều ~220V Bật

côngtắc K1 của diode laser DL, ta nhận đợc

chùm tia laser màu đỏ

Vặn cán thớc panme P để số đo của nó ở vị

trí khoảng 12mm Vặn nhẹ các vít hãm thích

hợp trên hệ thống giá đỡ G để :

- Đặt hộp bảo vệ khe hẹp ở vị trí nằm

nghiêng, không chắn chùm tia laser

- Điều chỉnh vị trí của diode laser DL sao

cho cửa sổ của nó nằm ở cùng độ cao với khe

hở của mặt cảm biến quang điện QĐ (đo bằng

thớc milimét ) và chùm tia laser chiếu đúng vào

giữa khe hở của cảm biến quang điện QĐ

b Thực hiện "chuẩn trực" hệ quang học :

- Đặt bàn trợt B cách diode laser DL khoảng

10cm Điều chỉnh vị trí của khe hẹp trong mặt

phẳng thẳng đứng để vệt sáng của chùm tia

laser rọi vuông góc vào giữa mặt khe hẹp Khi

đó chùm tia laser phản xạ trên mép khe hẹp sẽ

cho ảnh trùng đúng với cửa sổ của diode laser

DL

- áp sát một cạnh của bàn trợt B với cạnh

của giá đỡ G và dịch chuyển từ từ bàn trợt B ra

xa dần diode laser DL tới gần sát cảm biến

quang điện QĐ, đồng thời quan sát vị trí vệt

sáng của chùm tia laser trên mặt khe hẹp Nếu

vệt sáng này bị lệch dần về một phía (bên phải

hoặc bên trái, lên cao hoặc xuống thấp), thì

cần phải vặn lỏng vít hãm diode laser DL và xoay

nhẹ nó về phía ngợc lại để điều chỉnh sao cho khi

tiếp tục dịch chuyển bàn trợt B lại gần hoặc ra

xa diode laser DL dọc theo giá đỡ G mà vệt sáng

của chùm tia laser vẫn giữ nguyên vị trí của nó trên

mặt khe hẹp và ảnh nhiễu xạ (gồm một số cực

đại sáng) hiện rõ trên mặt cảm biến quang điện

QĐ

- Sau đó, dịch chuyển bàn trợt B tới vị trí sao

cho mặt khe hẹp nằm cách mặt cảm biến

quang điện QĐ một khoảng L = 500mm (đọc

trên mặt bàn trợt B và trên thớc thẳng milimét T

bằng kim loại gắn với mặt của giá đỡ G) Giữ cố

định khoảng cách này trong suốt quá trình thực hiện phép đo

3 Điều chỉnh bộ khuếch đại và chỉ thị phổ nhiễu xạ KĐ :

a Cắm phích lấy điện của bộ khuếch đại và

chỉ thị phổ nhiễu xạ KĐ vào nguồn ~220V Đặt

núm chọn thang đo của micrôampekế điện tử

àA ở vị trí 10 và vặn núm biến trở R của nó về

vị trí tận cùng bên phải Bấm khoá đóng điện K trên mặt của bộ khuếch đại KĐ Chờ khoảng 5 phút để bộ khuếch đại KĐ ổn định và tiến hành kiểm tra số 0 của micrôampekếàA bằng cách : che sáng hoàn toàn khe hở của cảm biến quang điện QĐ, nếu kim của micrôampekếàA

lệch khỏi số 0 thì phải vặn từ từ núm "qui 0" để

điều chỉnh cho kim chỉ thị của nó quay về đúng

số 0

b Vặn từ từ cán của panme P sao cho cực

đại sáng giữa (có cờng độ sáng lớn nhất) của

ảnh nhiễu xạ lọt vào đúng giữa khe hở của cảm biến quang điện QĐ Khi đó kim của micrôampekếàAlệch mạnh nhất Vặn núm xoay của biến trở R của bộ khuếch đại KĐ ngợc chiều kim đồng hồ sao cho kim của micrôampekếàA lệch tới vạch 80 hoặc 90.

(Nếu không đạt đợc độ lệch này, ta phải vặn núm chuyển mạch thang đo của micrôampekế sang vị trí 1 ứng với độ nhạy lớn nhất cuả nó)

4 Khảo sát sự phân bố cờng độ sáng trong

ảnh nhiễu xạ laser :

Vì cờng độ sáng trong ảnh nhiễu xạ laser tỷ

lệ với cờng độ I của dòng quang điện trên micrôanpekếà A, nên ta có thể khảo sát sự phân bố cờng độ sáng trong ảnh nhiễu xạ laser trên màn E bằng cách khảo sát sự biến thiên c-ờng độ I của dòng quang điện phụ thuộc vào vị trí x của các cực đại chính trong ảnh nhiễu xạ

Muốn vậy, ta vặn từ từ panme P để dịch chuyển khe hở của cảm biến quang điện QĐ trong khoảng từ vị trí gần phía bên trái của đỉnh cực đại nhiễu xạ chính giữa đến vị trí gần phía bên phải của đỉnh cực đại nhiễu xạ bậc 1 trong

ảnh nhiễu xạ trên màn E Mỗi lần chỉ dịch

chuyển một khoảng nhỏ bằng 0,05mm Đọc và

ghi giá trị cờng độ I của dòng quang điện trên

micrôanpekếà A tơng ứng mỗi vị trí x trên

panme P vào bảng 1 Căn cứ vào các số liệu

này, vẽ đồ thị I = f ( x )

Cần chú ý các điểm sau đây để thực hiện tốt

phép đo :

a Để xác định đúng vị trí đỉnh của các cực

đại nhiễu xạ, ta phải kiểm tra cờng độ I của

dòng quang điện bằng cách dịch chuyển

panme P từng 0,01mm tại những vị trí nằm lân

cận về hai phía các đỉnh cực đại nhiễu xạ này

b Khi quay cán trục vít của thớc panme

đúng một vòng thì mép của du xích tròn trên

panme dịch chuyển ngang một đoạn đúng bằng

0,50mm dọc theo vạch chuẩn ngang của một thớc

kép thẳng hình trụ bao ngoài trục vít Du xích tròn

có 50 độ chia bằng nhau, nên mỗi độ chia của

nó bằng 0 50

,

,

mm

mm

= Giá trị này gọi là

độ chính xác của panme Thớc kép thẳng của

panme gồm hai thớc milimét khắc ở hai bên

vạch chuẩn ngang và có các độ chia lệch nhau

từng 0,50 mm Nh vậy vị trí x bất kỳ của trục vít

panme đợc xác định theo công thức :

- Nếu du xích tròn nằm bên phải gần sát vạch

chia của thớc milimét phía trên thì :

x = N + 0,01.n ( mm )

- Nếu du xích tròn nằm bên phải gần sát vạch

chia của thớc milimét phía dới thì :

x = N + 0,50 + 0,01.n ( mm )

trong đó N là số milinét, còn n là số thứ tự của

vạch chia trên du xích tròn nằm trùng với vạch

chuẩn ngang của thớc kép thẳng trên panme

5 Nghiệm hệ thức bất định Heisenberg :

a Căn cứ vào các số liệu trong bảng 1 ( khi

dùng khe hẹp có độ rộng b = 0,10 mm ) kết

hựop với đồ thị I = f ( x ) để xác định khoảng

cách a′ tính từ đỉnh cực đại nhiễu xạ chính

giữa đến đỉnh cực đại nhiễu xạ bậc 1

Ghi giá trị của a′ vào bảng 2

b Dịch chuyển nhẹ núm điều chỉnh ở mặt

bên của hộp bảo vệ khe hẹp để lần lợt thay thế

khe hẹp b=0 10 , mm bằng các khe hẹp khác

có độ rộng b=0 05 , mm và b=0 20 , mm

Với mỗi khe hẹp có độ rộng nói trên, thực

hiện phép đo khoảng cácha′ trong ảnh nhiễu

xạ ( không cần khảo sát sự phân bố cờng độ

sáng ) trên màn E Ghi giá trị của a′ tơng ứng

với mỗi khe hẹp vào bảng 2

c Đọc và ghi các số liệu sau đây vào bảng 2 :

- Bớc sóng λ của chùm tia laser

- Khoảng cách L từ màn ảnh E (mặt cảm biến quang điện QĐ ) đến mặt khe hẹp

- Độ chính xác của thớc panme dùng đo khoảng cách a′

- Độ chính xác của thớc thớc thẳng milimét

dùng đo khoảng cách L

III Câu hỏi kiểm tra

1 Phát biểu thuyết photon của Einstein về bản chất của ánh sáng

2 Phát biểu giả thuyết của De Broglie về lõng tính sóng -hạt của các vi hạt

3 Định nghĩa hiện tợng nhiễu xạ photon (nhiễu xạ ánh sáng) truyền qua một khe hẹp và mô tả

ảnh nhiễu xạ thu đợc trên màn E đặt song song với mặt khe hẹp

4 Giải thich định tính kết quả của hiện tợng nhiễu xạ photon theo quan điểm sóng và quan

điểm hạt

5 Thiết lập hệ thức bất định Heisenberg đối với photon Nêu rõ ý nghĩa vật lý của hệ thức này

6 Định nghĩa laser Nêu nguyên tắc tạo ra trạng tháiđảo mật độ hạt Phân biệt sự phát xạ

tự phát và sự phát xạ cảm ứng của các nguyên

tử Mô tả nguyên tắc hoạt độn của diode laser

7 Mô tả thiết bị thí nghiệm và phơng pháp khảo sát sự phân bố cờng độ sáng trong ảnh nhiễu xạ của chùm photon

Báo cáo thí nghiệm

Khảo sát nhiễu xạ tia laser qua khe

hẹp Nghiệm hệ thức bất định heisenberg

Xác nhận của thày giáo

Trờng Đại học Bách khoa Hànội

Lớp Tổ

Họ tên

I Mục đích thí nghiệm

II kết quả thí nghiệm 1 Khảo sát sự phân bố cờng độ sáng trên ảnh nhiễu xạ của chùm laser : Bảng 1 - Độ rộng của khe hẹp : b = (mm) - Bớc sóng của chùm tia laser : λ =

- Khoảng cách từ màn E đến mặt khe hẹp : L = (

- Độ chính xác của thớc panme :

- Độ chính xác của thớc thớc milimét :

x

(àA )

x

(àA ) (mm)

.

.

.

.

Vẽ đồ thị I = f ( x )

2 Nghiệm hệ thức bất định Heisenberg :

Bảng 2

- Bớc sóng của chùm tia laser : λ

- Khoảng cách từ màn E đến mặt khe hẹp : L = (

- Độ chính xác của thớc panme :

- Độ chính xác của thớc thớc milimét

b

(mm)

′

a (mm)

0,10

0,05

0,20

So sánh kết quả tính biểu thức

b

L

λ ⋅

′









3 trong bảng 2 với hệ thức

( 14 ) Từ đó kết luận :

Hệ thức Heisenberg

( đợc nghiệm đúng hoặc không nghiệm đúng )