lưỡng tính sóng hạt-hạt của vật chất

CHƯƠNG 2 LƯỢNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA VẬT CHẤT 2.1. Giả thuyết De Broglie về sóng vật chất 2.2. Ýù nghóa xác suất của sóng vật chất, hàm sóng và nguyên lý chồng chất trạng thái 2.3. Nguyên lý bất đònh Heisenberg - các hệ thức bất đònh 2.1. Giả thuyết de Broglie về sóng vật chất 2.1.1. Giả thuyết De Broglie 2.1.2. Các thí nghiệm xác nhận giả thuyết De Broglie 2.1.1. Giả thuyết de Broglie về sóng vật chất Điện Trường Từ Trường Maxwell Electron Positron Proton Phản Proton Sóng Hạt Bekeley ? λ h p= p h = λ Bước sóng λ trong phương trình (2.2) thường được gọi là bước sóng De Broglie nh sáng có xung lượng: Từ đó ông đưa ra giả thuyết: một hạt chuyển động tự do với xung lượng p và năng lượng E sẽ liên kết với một sóng, gọi là sóng vật chất, có tần số ν và bước sóng λ thỏa các hệ: Năm 1924 Louis De Broglie, một nhà Vật Lý đưa ra giả thuyết rằng vật chất cũng có lưỡng tính sóng hạt. ν= E/h λ = h/p (2.2) Thớ nghim Davisson-Germer: Nhiux tia X (54 eV, 1,24.10 -10 m) * Phi dựng tinh th sinh hclmcỏcht 2,15 A * Bntinhth mng (vi mm) ặ d quan sỏt 2.1.2. Caực thớ nghieọm xaực nhaọn giaỷ thuyeỏt de Broglie Thay chùm tia X trong nhiễu xạ của tia X trên mạng tinh thể bằng chùm electron. 2 180 φ θ − = Gọi φ là góc tán xạ, góc trượt của hai tia tới và ló bằng nhau Sự phân bố cường độ sáng do các điện tử tán xạ trên Ni giống hoàn toàn như hiện tượng của tia X trên tinh thể. Theo công thức Bragg: 2d.sinθ = n λ ( 2.3 ) Kếtluận: hạtthể hiện sóng VC Dòng electron 54eV tán xạ lên Ni:  φ = 50 o , θ = 65 o . Khoảng cách d = 0,091 nm o (2)(0,091nm)(sin65 ) 0,165nmλ == skgmeVJeVkgmKEmvp /10.0,4)/10.6,1)(54)(10.1,9)(2(2 241931 −−− ==== Bước sóng điện từ: 34 10 24 h 6,63.10 Js 1,66.10 m mv 4,0.10 kg. 0,166nm m/s λ − − − == = = Kết quả phù hợp rất tốt và thí nghiệm này đã trực tiếp chứng tỏ sự tồn tại sóng vật chất de Broglie Với vân cực đại thứ nhất n = 1, độ dài sóng của điện tử tính theo công thức Bragg sẽ : Thí nghiệm Thomson Chiếu một chùm electron có năng lượng khá lớn vào một bia mỏng gồm nhiều tinh thể nhỏ đònh hướng ngẫu nhiên (H.2.4.a). Bức tranh này rất giống bức tranh nhiễu xạ của một chùm tia X có cùng bước sóng. Biberman và Sushkin đã làm thí nghiệm giống như trên nhưng electron qua bia độc lập nhau. C h ư ù ng m i n h c h o t í nh c h a á t s o ù ng c u û a e l e c t r o n Nhận được bức tranh nhiễu xạ như trên. = Mỗi electron riêng lẻ đều có tính chất sóng và đều có khả năng gây ra sự giao thoa. T í n h cha á t s o ù n g l a ø m o ä t đ a ë c t r ư ng ch u n g cho va ä t c h ấ t . 2.2. Ýù nghóa xác suất của sóng vật chất, hàm sóng và nguyên lý chồng chất trạng thái 2.2.1. Hàm sóng và ý nghóa xác suất 2.2.2. Điều kiện chuẩn hóa và nguyên lý chồng chất trạng thái 2.2.3. Các ví dụ về hàm sóng [...]... ε(x,y,z,t): vectơ cường độ điện trường Xác suất phải được tính bằng |ψ(x,y,z,t)|2 , ψ(x,y,z,t) gọi là hàm sóng Sóng vật chất De Broglie là sóng xác suất, Tuy nhiên, sóng xác suất này cũng tuân theo các qui luật giao thoa, phản xạ như sóng ánh sáng Ý nghóa xác suất của sóng vật chất Hàm sóng ψ(x,y,z,t) không có ý nghóa vật lý mà |ψ(x,y,z,t)|2 mới là một đại lượng vật lý mà chúng ta có thể đo được |ψ(x,y,z,t)|2.dV... hóa và nguyên lý chồng chất trạng thái •Xác suất để tìm thấy hạt trong toàn không gian phải bằng 100%, nên từ ý nghóa của hàm sóng, ta có điều kiện chuẩn hóa của hàm sóng ∫|ψ|2(r,t).dV = 1 mỗi electron một sóng xác suất sóng ψi khác nhau tán xạ trên nguyên tử •một sóng mới ψ = ψ1 + ψ2 + các sóng tăng cường nhau xác suất lớn (2.4) chúng triệt tiêu nhau xác suất bé Nguyên lý chồng chất trạng thái: Nếu... trạng thái được mô tả bởi các hàm sóng ψ1 ,ψ2, thì hệ cũng có thể ở trong trạng thái mô tả bởi hàm sóng ψ thỏa điều kiện: ψ = c1ψ1 + c2ψ2 + (2.5) trong đó c1 và c2, là những hằng số phức bất kỳ nào đó Trong trạng thái này xác suất tìm thấy hệ ở trạng thái ψi (i = 1,2,…) tỉ lệ với bình phương của trò tuyệt đối của hệ số tương ứng | 2.2.3 Các ví dụ về hàm sóng Xét hàm sóng của một hạt có xung lượng px và... Ey chuyển động dọc theo trục x Theo de Broglie, hạt có bước sóng: λ = c/px tần số : ν = E/h ψ(x,t) = A.exp{2πi(x/λ-νt)} = A.exp{i(kx-ωt)} k = 2π/λ: số sóng ψ(x,t) mô tả một sóng phẳng, mật độ xác suất ω = 2πν : tần số |ψ|2 = |A|2 không đổi từ x = -∞ đến x = +∞ vòng của sóng Xác suất tìm thấy hạt là không đổi trong toàn không gian Đối với sóng loại này, điều kiện chuẩn hóa trên không được thỏa mãn 2.3... xác đònh đồng thời của tọa độ và xung lượng 2.3.2 Sự không xác đònh đồng thời của thời gian và năng lượng 2.3.1 Sự không xác đònh đồng thời của tọa độ và xung lượng Nguyên lý bất đònh Heisenberg cho tọa độ và xung lượng của hạt được phát biểu như sau: Không thể xác đònh tọa độ và xung lượng tương ứng của một hạt đồng thời với độ chính xác tùy ý Độ bất đònh khi đo tọa độ và xung lượng của hạt liên hệ với... không xác đònh là ∆E, và tích của ∆t và ∆E luôn luôn thỏa (2.8) Nguyên lý tương ứng do N Bohr đề ra, có nội dung sau: Các kết quả của lý thuyết lượng tử phải trùng hợp với các kết quả cổ điển trong trường hợp giới hạn khi kết quả cổ điển phù hợp với thực nghiệm Các kết quả của lý thuyết lượng tử phải trùng hợp với các kết quả cổ điển khi các số lượng tử đặc trưng cho trạng thái của hệ trở nên rất lớn BÀI... và xung lượng của cùng một chiều, (x,px), (y,py) và (z,pz), Hạt có thể có tọa độ x và xung lượng py hoàn toàn xác đònh đồng thời 2.3.2 Sự không xác đònh đồng thời của thời gian và năng lượng Nguyên lý bất đònh giữa năng lượng và thời gian: Không thể xác đònh năng lượng và thời gian đặc trưng cho một hệ lượng tử với một độ chính xác tùy ý Độ bất đònh khi đo năng lượng E và thời gian t của một hệ lượng...2.2.1 Hàm sóng và ý nghóa xác suất: Gọi No là tổng số electron đến màn N(r) là số lượng electron ứng với bán kính r tính từ tâm của hình tròn n(r) = N(r)/No gần như không phụ thuộc No => cho biết xác suất electron đến vò trí ứng với bán kính r là lớn hay bé hay gọi là Vân . CHƯƠNG 2 LƯỢNG TÍNH SÓNG - HẠT CỦA VẬT CHẤT 2.1. Giả thuyết De Broglie về sóng vật chất 2.2. Ýù nghóa xác suất của sóng vật chất, hàm sóng và nguyên lý chồng chất trạng thái 2.3. Nguyên. liên kết với một sóng, gọi là sóng vật chất, có tần số ν và bước sóng λ thỏa các hệ: Năm 1924 Louis De Broglie, một nhà Vật Lý đưa ra giả thuyết rằng vật chất cũng có lưỡng tính sóng hạt. ν= E/h. được tính bằng |ψ(x,y,z,t)| 2 , ψ (x,y,z,t) gọi là hàm sóng. Sóng vật chất De Broglie là sóng xác suất, Tuy nhiên, sóng xác suất này cũng tuân theo các qui luật giao thoa, phản xạ như sóng