electron hạt hay sóng

    !"#!$%  &'(!)!*!!+ !,#!)&'-.* !)/#0 1 2 3 ' 2 45 !6 789::; 9 MU ̣ C LU ̣ C < = < = 9 >?<4 1@AB%C-D@D%E.F G@D%E.%H IJ3!6EE.KL%M*NE@OP9 5+%!QE%M*D@D%E.9; IKE.R!+!,E%M*D@D%E.44 <SF: TU<VF9      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng 4 LỜI NÓI ĐẦU  '*'CWKIJ3!6EE.KL%M*X!*!Y%%Z  ![\%6% !X!*!Y% %1]+\E. ^ 2 % 2 C_ = E@' 2 %` %"!a ]AW%3!6EE.KLCABE]N%A = 3!* 2 EE.K b  %& b *%1! = %@A1 =  EA b ^* c ^A*% A1 d KX!* 2 #3!* 2 !K d &!1E! 2  K1 2 KCK#Z !A c  !K b &]K 2 E]A1 2 %^_ d &C d Ee 2 !%!_ 2 E%& b *%* 2 %^Z 2 KEA1 =  CK#Z^* c  K& 2 3%!& 2  E* !A c  %1I1 b ^ b A 2  f& =  %!& 2  C* d X!*! = %C* d %Z  ! = !K = ^* = K\^ = %]K = E@* d IA = .*^1 d K%& b *#* 2 'Ee 2 !@A1 =  EA b  KEA d E! 2  K1 2 KCe c #ZI* CK#Z\% A1 d K%& c  ^KEA d  * = %!K* d ' I*  * = %!KX!* 2 %Ce d %* 2 %!!* d !gA b %& b *E! 2  K1 2 KCK#ZG@D%E.@* d #Z = E^Z 2 K EA1 =  h&DE!&Z = %C1 2 K%!& 2  E*. %1! = %%Z b ^K b  2 @* d #Z = E!* = E\!A X!K %1! = %@A1 =  EA b .*^1 d K@K = & 2 % 2 @* d #%!& 2  E* * = %!KX!Z i5* b %!_ 2 E%& b *  2 @* d  e d i*% 2 !K b &^_ d '^& b C d ]* b %!_ 2 E%& b *D@D%E.%!A*i* d ^_&@* d .*! K1 2 K KA c *CK#ZC* d Ce c #Zi 5* d KEK b &@&_ = .*^1 d KCe d IA = ^*##X!* 2 #3!* 2 \Ee d #E d K! = %! b KC* d %& c   ! d #E.* b @1 d K%!!A c  %_&! b K^ 2  1 2 K@A1 =  XK 2 E!A 2 %% d !* = %! 2 \]* d KEK b &@&_ = X!Z E.* 2 !X! b K!A c   I*KI 2 E !_ = ^A1 = %IA = !_ = gD 2 EC* d   2 3' 2 %& b *!_ d 'C* d %* 2 %]* = j !_E!* d !%* 2 #1j ! 2 #EK b &@&_ = j       GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng F I. Sơ lược về electron: Cấu trúc:  Loại:  Nhóm:  Lớp:  Tương tác:  ! Phản hạt: "# Lý thuyết: $%%&'()(*+',-./#0&'(12, 345. Thực nghiệm: /./.6#&'(71, Ký hiệu:  8 9 8 Khối lượng: 7.':7)(;'+&2+,<': =)' >  +.2(+177:72)&;),?': 82   :.+':77(7':&'),@AB ; Điện tích: ='C='.D:;'1D2(1&2:,<': ='7 E Spin: F K[Ek@#lE!,E%"Xm%!E!AW%!n!1 &'Ek\#* ^K[Em%!_#  AoKE*%!.p X!Z %"%Q&E.0%!n!1^K[EkC"@#lE^K[Em%! ^KL#6%^K[Ek^-&E!*# K*EA1 E6% Q3fq\EA1 E6%^K[ErCEA1  E6%'s&Kt !AX!tK@AB  !uC^K[Em%! &'Et%M*"\##DEEr v!*'I3Kw%M*#lE^K[Ek%" K6E.)X!Z ^xK!K#lE^K[EkC*%!,#CWK 3!+!,E%M*"@3IKE.\%+!*K^-&])!M'lE%y3^K[EkC3IKE.^AB% E,.*]zKEK* *##*%" @AB Cr*^M K+E!&'sEC-#lE@AB ^K[Em%!CZ!{!E.  &'Ek^AB%^A*.* ^L K+KE!m%!Em!%!QE!"*!Y%%+ &'EkK+E!&'sE'f!E.KsE!Y%EJ !K AoK!K%!*.f*#K ^A*.*C#P|4|6KE}D@D%E.~^AB% !CNE@O AoKK@DD .D•!IEDED'^y%!@,K^K[Em%!'C #P|€F#P|;€\••!#IC%6%^• IJ AoK!^‚g6%^)! D@D%E.v^K[Ekw@#lE@,K!,EK[Ek^AB%gD#@E!s![!Y!,E@D3E^ƒ& EKK[Ek%"%6%Em!%!QE%1!Y%@AB Ek%M*%+!,ECI" „C{CN'"%" E!LC*%!,#CWK%6%!,EX!6%C%` %"E!L!K(&g,!AI" 6!I6 …K      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng 7 ^K[EkE•E,Kz#lEE., E!6K@AB Ek\#ZE+Em! q&!K%M*"]p #lE E!Z ItCNE@O^"!A @AB lKE,K!*'!AW %M*I3K{^K[Ek@ !,E†D.#KX!Z %"9^K[Ek%H z#lEE., E!6K@AB Ek„Em! %!QE'%!m!@ &'@O@,KE.r*&@K . !K-&!K[EAB CNE@O\Cmf‡!A^K[\Er\fq!K[E\^K[Ek ^" C*KE.ˆ.QEh&*E.Y lE^K[Ek%"E!LE,.*#lEErE.Ao X!K" %!&'L^l !K^K[Ek^AB% K*Et%\"%"E!LEn*!y%E!& @AB fAWK f, 3!EK[Ek%H CWK!,E!_ &'Ekv •#3.ECD&E.wE, E!! &'Ek&'!K\^K[Ek%!u%!Ks#:\:‰ŠX!tK@AB %M* &'Ek J%&@#] Ka*^K[EkC3.E^‚ Ka%!"]) KWK!,E.  &'Ek JE.*^xK!y%E.*^xK^K[Ek Ka*!*K!*'!K-& &'Ek@%1Iz%!m! %M*%6%@KXsE!"*!Y% K[Ek^AB%E,.*E. C‡x5K 5* \C"%"E!L])EK&!M'E. h&6E.{!Ex !B3!,E!_E. %6%I*K[EkE!Ao ^AB%E,.*Er%6% ]$%g,*‹XK z%!_E.oKIJXK[%M*#lE@…^DC%6%]$%g,C`E.‡^KC X!mh&'L%M*.6K^QE6%^• C)^AB%Xm%!E!m%!]zK%6%I" ^K[ErIŒE, .*^K[EkEr#lE!,E!_ &'EkE. h&6E.{!3!_.‚!,E•Ž6%f‡ %‡ E. 3!ˆ E!m !K[#%"E!L KaCh&*I6E%6%^KEk.K @•\E. X!K^" Xm!E!KC%"E!L3!6E!K[^K[Ek3@*I#*X!Kh&*I6EIJE+ @AB  %M*"K[Ek3@*I#*%"!K-&$ f‡ !A!\t EK*%*EE\Xm!!KLCK ^K[Ek\@K[&3!633!" g,\@*ID.C#6' K*Et%!,E .^_'@!a ^K-&I1@AB%#% AoK]KsEC-D@D%E.*IŒE{# !KL&h&6E.{!% AoKE{#!KL&C-D@D%E.RErIJX!6#3!6.*D@D%E.^s ]+%!QE%M*D@D%E.@ {     '*'\%6%t 3!" ^K[^AB%fH .l .‚K%!%6%h&+ %6 ^ƒ'#&I•%z K^Ao 3!t &• t%%M*t 3!" ^K[^ƒ&EK@f      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng ‰ ‘K@@K*#.XDI%!sE,#P|€:’ E!J%!K[%!_X!Z %*]p #6' !0EX!m@# K+#63I&QEE. t ^s#$%.QEE!Q3E. #lEt E!M'EK!C !NE!Q'.p %6%%!QEX!mz63I&QEE!Q3IŒfq^K[lEE. !a t  ^ƒ&EK#.XDIE!m !K[#%"!*K^K[%J%XK#@,Kz^ƒ&t C!Xm I*&X!K^‚ K+#63I&QEX!mE. t !K^yE#lE!K[&^K[E!s%* Ka*!*K ^K[%J%\X!mE. t 3!6EI6 C#&6!I6 3!6Eg,3!‡E!&l%C@,K X!m^AB%fH  N'f^_&#%"6!I6 3!6Eg,E. t i.XDI^‚E!KsEXs#lE t E. ^"%"^yE#lE%6K%! %!" !n*E!Q'EK*3!6E.*Er%*EZEvtK CWK%J%_#%M* &•^K[w^‚@#h&*'%6!h&,E%M*%! %!" !A  X!K^yE#lE*#%!_# ƒt E!{%! %!"  r h&*'\%!$ En%6%EK* @0%E.AW%^N3C%6!h&,E@#%! %!" h&*'*'^‚])@[%!!AW N' EK*^"3!+K@!a !,E#* ^K[C{%!0 %!)&E6%f‡ %M*ErE.Ao !K-& E!m !K[#X!6%^‚%!$ En%6%EK*'#* ^K[_#\Cf%!0 3!6E.*Er %*EZE%"E@EK*%*EZE tKh&*E_#%M*%6%!CNE@mC-]+%!QE%M*EK*%*EZE^‚X“fK E. !K-&##%!A*^AB% K+Kh&'sE‚KEWK!19:#I*&vP|;€w\ •!#I^‚X!6#3!6^AB%]m#NE'5p #lE@Y*EE!m !K[#\Z ^‚ %!$ #K!.p EK*%*EZE •#!a !,ECZ%H !n]“Em%!^K[_##Z  YK@%6%}%.3&I%@D~ '*'E* YK%!0 E* YK@%6%D@D%E.’ %!$  #K!^AB%.p D@D%E.@^• !QE]QEXLX!KfH E. t E!&l%@,K { !#I@,K^-g&QE#lE@&N^KL#E6],Ch&*E.Y \#I*&' %!$ En"@%!m!g6%\"K.p %6%!,EZ E{#.*@#lEE!!3!ƒ%M*#YK ^tKEAB CNE%!QE*&^"@,KXsE@&NE!#!,EQ'!”!1!,E!”!QEE!oK ]Q' Ko@ &'Ek!Kf.!  @ƒvI*&' AoKE*]KsE%!m!g6%@ P|4‰P7w’ ^‚^^K[Em%!.K D8#%M*D@D%E.\%H CWK!*K@&N^KL#EK E{!C%!m!g6%^‚@#}IJ3!6E!K[D@%E.~\^‚@#Z xKf*!X!•3 1K•&*K[#E•E,KEr!K-&E!sXuE.AW%%!.p  &'Ek@3!ƒEkCNE      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng € %!QE%&tK%H X!Z E!L3!_%!K*^AB%^s*'^‚%!Q#f$E!m !K[#%M* !#I^‚^yE-#" %!IJ3!6EE.KL%M*X–E!&NE^K[EkI*&'#EK& ]KL&@f*^l XmCt ^—!{!%M*#6'E!&!{!vEKCKw!˜ ]*@_&I*& 3!“3^E.J%EKs3^K[Em%!%M*D@D%E.^AB%E!J%!K[\CCK]*#I*&\ D@D%E.^AB%%!m!E!$%%Z !N@#lE!,E%M*EJ!K   !"" #  ‡  %‡ •# #lE ]{! E!M' EK! %!$* X!m !'f. z63I&QEE!Q3 v!{! Pw!H#^K[Ek3!6Eg,Erf_'^tEv%*EZEw^Kg&'h&*X!D%M**ZE Y%^Ao ^K%M* ]{! %!$* X!m\ %6% D@D%E. C* %!,# CWK %6%  &' Ek X!m\ Xm%! E!m%! %6% &'Ek'C@#%!0 3!6Eg,X!Ks%!^Ao ^K %M*%!H#D@D%E. E.Z E!Q'@#lECsE#+!I6 lE%y3%&lf_'vX!Z CŒE.!{!w^AB%]tE.mz!*K]%,!]{!C%!fˆ ^K[X!Z ^xK^K h&*^LE,.*#lEErE.Ao ^-&%"%+# $  Er C&Z  "% CWK ]{! 5t E.m %! 3!A1  ]* ^ƒ& %M* %!H# D@D%E.C&Z  "% CWK ^Ao  %+# $  Er !K ^" @J% .DE™ E6% f‡  @ D@D%E. %" !AW  C&Z  "% CWK CN Et% C ^"  C*K E.ˆ @J% !AW  E_# @# %! D@D%E.%!&'L^l E!Dh&š^, E.ˆ 9 3  G3  = = vPPPw &'.*]6Xm!h&š^, 3  G = vPP9w !0O@@J%.DE™@&ZC&Z  "%CWKCNEt%\f^""X!Z  E!J%!K[%Z C%!&'L^l %M*D@D%E.@%!&'L^l E.ˆ^-&CWKCN Et%CX!Z ^xK*E!Q']6Xm!h&š^,%!u3!‡E!&l%%+#$ Er5Er E.Ao % #,!E!{]6Xm!h&š^,% !n      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng | L^^K[Em%!.K D8#%M*D@D%E.\E*fH ]{!"KE.ve d ! P9wC@ƒ@ABE^K-&%!u! K6E.)%+#$ Er5]p %6%!fH #lE]KsE.z ^LE!*'^xKfˆ ^K[%!,'E.  %6% %&l f_' …K @ƒ E!*' ^xK @,K ^ ^Ao  Xm! %M* %!H# D@D%E. E.E!* ^]E. ]{!. E!J%Es E!m !K[#\ AoKE*^K-&%!u!^L^Ao Xm!%M*%!H#D@D%E.@!a  K6E.)f(^C^Y% K6E.)fˆ ^K[EA1 $ E. %&lf_'*!‚'Em! E6^LE{#%Z E!$%g6%^)!^K[Em%!.K D8# rvPP9wE*%" G 3  = vPP4w NEt%'I&'Er^l   #D@D%E. E!&^AB% X!K%!&'L ^l h&*^K[E.Ao %"!K[&^K[E!s  vE!s*ZEw 9 9 9 9 H H A3 A 3  = ⇒ = vPPFw sE!B3vP9wCvP4wE*^AB% 9 9 9 H A  G  = vPP7w      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng e d !P9 ; . E!m !K[# ŽK[E!s   ^E.J%EKs3]p C@EXs Ž56Xm!.%M*h&š^,^E.J%EKs3E.E!* ^ Ž+#$ Er5Em!Er K6E.)%Ao ^lh&*%&lf_'^Y%E.*#3D.D Xs Žƒ@ABEE!*'%6% K6E.)%M*5CCŒ^•E!)5›†vP8.w •E!)'%"f, #lE^Ao E!˜ ^Kh&* t%EY*^lC{I&'ErvPP7w 9 H A G   = P  vPP‰w N' K6E.)D8#IŒ^AB%I&'Er^lft%%M*^•E!) 9 H A   vPP€w *&^_'@E!mf‡]p It &•3!6Eg,D@D%E.!,E^l z^K[E!s   ›9:::fH ^L]•%!H#D@D%E.C#lEErE.Ao ^-&%"5›P\;P: Ž 4 !A1 CNEt%]*^ƒ&%M*%!H#C&Z  "%CWK%+#$ ErC%!H# D@D%E.CŒ#lECˆ E.ˆh&š^,%"]6Xm!|:##r!a  K6E.)E.\ E*g6%^)!^AB%^K[Em%!.K %M*D@D%E.E!DvPP7w PP 4 9 4 9 99::: P\€4P: 8 vP\;P: w v|:P: w  E >  − − = = $  !"" %#&  1^•fAWK^_'%!E!Q'E!KsE])#!CNE@O AoK*œ\]D.E f.D‹IK@KX*vP|‰;RP;74w^‚fH E. !a #P;P:RP;P4^L^ ^K[Em%! &'EtD      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng P: !K%6% KYEfƒ&!n^AB%3!&C]&• \f%Yg6ECWK#K[ CˆK 3!&#lEIt KYEfƒ&E.zEm%!^K[!y%_#!y%fA1 •“E#lE KYE fƒ&%"^K[Em%!_#h  .1Kg&t ]&• h&*#lE@…!nE.]+ P  ƒ&EKX!K9]+XK#@,KX!Z ^AB%tKCWK &•\9]+ P \ 9  X!Z Em%!^K[*E!Q'!a !,Efƒ&.1Kg&t CWKEt%^l!*!fƒ.  h&6E.{!.1K KYEfƒ&%!)&E6%f‡ %&*E.Y @J%!AW g&t C@J%%+ž %  ›]C!AW @!A1 E.{!%!&'L^l %M* KYEfƒ& 3  I3   − = vP9Pw E. ^"]^AB%g6%^)!]p ^)!@&NEEXD ‰I % πη =  η @![It!WE%M*%!QE@n *@]6Xm!%M* KYEfƒ& !KEt%^l.1K%M* KYEfƒ&X!Z ^xK\E.Y @J%%_]p CWK@J%%+ Et%^l%M* KYEfƒ&@0%^"@ J  3 I = vP99w *&^"tK9]+CWK &•^K[!A!{!CŒve d !P4w\ &•^K[ _'#lE^K[Em%!fAE.]+fq^K[ P C#lE^K[Em%!_#fAE.]+fq ^K[ 9 6%]+^K[Em%! _'.*#lE^K[E.Ao G!AW ErE.g&t fAWK E. ]&• K[E.Ao 'E6%f‡ #lE@J%Em%!^K[@]QEX{#lE KYE Em%!^K[.1KC]&• C+!!Az ^s%!&'L^l %M*" KYEEm%! ^K[_#E*^* g“E%"g&!AW ])^/'@E.!A1 E.{!%!&'L^l %M* KYEfƒ&  3 K L  I3   − − =  vP94w rCK[%^E!oK K*%!&'L^l %M*%6% KYEfƒ&X!KX!"*#zC X!"*^" \E*%"E!LEm!^AB%^K[Em%!_#h%M* KYEfƒ&      GVHD:TSKH. Lê Văn Hoa ̀ ng [...]... của electron: Qua các thí nghiệm ta thấy, electron khoác lên mình lưỡng tính sóng -hạt Trong thí nghiệm này electron là hạt, nhưng trong thí nghiệm khác nó lại là sóng Nhưng khi nào nó là hạt và khi nào sẽ là sóng? Có thí trường hợp nào mà electron vừa là hạt mà lại vừa là sóng hay không? Chúng ta sẽ thử xem Quay lại với thí nghiệm hai khe, electron thể hiện bản chất sóng của mình Bây giờ giả sử ta thay... biết đến, gọi là sóng De Broglie De Broglie đã khái quát hóa lưỡng tính sóng – hạt của ánh sáng cho các hạt vi mô như electron, photon, nơtron v.v… Ông cho rằng khi một hạt chuyển động tự do có năng lượng và xung lượng xác định sẽ tương ứng với một Electron – Ha ̣t hay sóng? GVHD:TSKH Lê Văn Hoàng 15 sóng phẳng đơn sắc lan truyền theo phương chuyển động của hạt, được mô tả bởi hàm sóng: ψ = A.e ... tính được xác suất gặp electron ở một điểm nào đó bằng cách bình phương biên độ sóng Cơ may gặp electron sẽ lớn nhất ở các đỉnh (hoặc hõm) sóng, và nhỏ nhất ở Electron – Ha ̣t hay sóng? GVHD:TSKH Lê Văn Hoàng 19 cách nút sóng (nơi có biên độ bằng không) Nhưng ngay cả ở các đỉnh sóng ta cũng không bao giờ chắc chắn là sẽ nhìn thấy electron Có thể là hai trong ba lần (xác suất 66%) hay bảy lần trong mười... tỏ mình là hạt. ” Tất nhiên cách phát biểu này hơi thái quá một chút, nhưng nó phản ánh được kết quả một cách ngộ nghĩnh Electron mang lưỡng tính sóng -hạt, tính chất sóng hay hạt được bộc lộ là do bản chất thí nghiệm quyết định • Đâu là ranh giới giữa vi mô và vĩ mô? Khi tiến hành được thí nghiệm hai khe với electron người ta nghĩ đến khả năng tiến hành thí nghiệm hai khe với những hạt khác electron, ... vân giao thoa Electron – Ha ̣t hay sóng? GVHD:TSKH Lê Văn Hoàng 25 Chắc chắn là chúng ta không thể giải thích các vân giao thoa này bằng mô hình hạt của electron, vì mô hình hạt cho ta một tiên đoán về phân bố xác suất tới của electron trên tấm kính ảnh khác hoàn toàn so với kết quả thí nghiệm Vì vậy ta thấy electron cần phải được mô tả bằng mô hình sóng Cách giải thích dựa vào mô hình sóng cho phép... được các mẩu của electron, một phần ba electron ở đây hay một nửa ở kia, phân tán trong không gian! Các sóng electron rõ ràng không phải là các sóng vật chất Nhà vật lý người Đức, Max Born (1882-1970) là người tìm ra câu trả lời đúng đắn vào năm 1926: theo ông sóng được mô tả theo phương trình Schrodinger hoàn toàn không phải là một sóng cụ thể được tạo thành từ vật chất, mà là một sóng trừu tượng,... để quan sát electron hay mọi hạt khác, chúng ta cần phải chiếu sáng nó bằng một chùm photon Năng lượng của mỗi photon tỉ lệ thuận với tần số và tỉ lệ nghịch với bước sóng ánh sáng Bước sóng là khoảng cách giữa hai đỉnh hoặc hai hõm liên tiếp của sóng ánh sáng, và quyết định mức độ chính xác mà chúng ta có thể định vị được electron Bước sóng càng dài, năng lượng càng thấp và vị trí của electron càng... gắn liền với bước sóng và tần số xác định: λ= h với p = mv p ν= E h Sóng De Broglie là loại sóng không có nguồn gốc dao động cơ học, cũng không có nguồn gốc điện từ, nó là loại sóng gắn liền với hạt vật chất khi chuyển động Khác với sóng ánh sáng ở chỗ, giữa tần số và bước sóng không có quan hệ ν = c Bước sóng De Broglie liên hệ trực tiếp với khối lượng và vận tốc λ λ= chuyển động của hạt: h m.v Để tiên... của một hạt, như electron với năng lượng E và xung lượng p cũng có thể xem như sự truyền của một sóng phẳng đơn sắc với tần số góc ω và vectơ sóng k với mối liên hệ giữa các đại lượng đó bởi những hệ thức giống như hệ thức giữa các đại lượng đó trong trường hợp photon Nói một cách tổng quát hơn, chuyển động của electron cũng như của tất cả các hạt vi mô đều là quá trình truyền sóng – một loại sóng mới... chứng thêm một đặc trưng sóng của electron – khả năng giao thoa của nó Ta đã biết rằng trong thí nghiệm hai khe bức xạ điện từ thể hiện rõ tính sóng Vậy điều gì sẽ xảy ra khi ta nếu ta thay bức xạ điện từ bằng chùm tia electron, nghĩa là nguồn phát sẽ phát ra một nguồn hạt thực sự” Khi đó, về cơ bản ta sẽ phải thay đổi cấu thí nghiệm hai khe Young sao cho chúng dùng được với electron Cho đến năm 1957, . Sơ lược về electron: Cấu trúc:  Loại:  Nhóm:  Lớp:  Tương tác:  ! Phản hạt: "#. ŽP; &@#] CWK!a E!m !K[#E.D@D%E.^AB%gD#@!,E II. Electron cùng sự phát triển của Vật lý: J.*^oK%M*%1!Y%@AB Ek@#lEEQE's&X!6%!h&*%M*h&6E.{!