Cơ sở vật lý Điện quang

CƠ SỞ VẬT LÝ ĐIỆN (TỪ) – QUANG Chương 1: Điện tích điện trường Điện tích - Định luật Coulomb Điện - Điện tích Cọ xát ↔ hút vật nhẹ - nhiễm điện Thực nghiệm ↔ loại : điện dương điện âm Quy ước: Điện dương ↔ Thuỷ tinh # Lụa Điện âm ↔ Ebônit # Len, Dạ Điện tích thuộc tính vật chất Tồn điện tích tự nhỏ vũ trụ: Điện tích nguyên tố e = 1,6.10-19 C Độ lớn điện tích điện tử Điện tích ln ln bảo tồn Sự nhiễm điện Nhiễm điện cảm ứng (hưởng ứng) Nhiễm điện tiếp xúc Vật dẫn điện & Vật cách điện • Vật dẫn điện (kim loại) : điện tử tự chuyển động tồn thể tích vật • Vật cách điện (điện mơi) : điện tích bị định xứ liên kết hóa học nguyên tử; giải phóng vật nhận lượng từ bên (nhiệt, xạ) Tương tác vật nhiễm điện Các vật tích điện khác dấu hút Các vật tích điện dấu đẩy Tương tác điện tích đứng yên: tương tác tĩnh điện (tương tác Coulomb) Định luật Coulomb Lực tương tác tĩnh điện hai điện tích điểm có phương nằm đường thẳng nối hai điện tích, có độ lớn tỷ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng Trong hệ SI Nguyên lý chồng chất Điện trường Điện tích gây điện trường khơng gian xung quanh Điện trường - dạng vật chất đặc biệt - làm nhân tố trung gian, truyền tương tác tĩnh điện điện tích với vận tốc hữu hạn (c) Tính chất điện trường tác dụng lực tĩnh điện lên điện tích đặt điện trường Cường độ điện trường Điện trường gây điện tích điểm q điểm P xác định nhờ tương tác với điện tích thử dương q0 đủ nhỏ đặt P Vectơ cường độ điện trường điểm lực tác dụng điện trường lên đơn vị điện tích dương đặt điểm Đơn vị SI cường độ điện trường N/C Đường sức điện trường biểu diễn đơn giản, trực quan tranh không gian điện trường Tiếp tuyến điểm đường sức điện trường trùng với phương vectơ cường độ điện trường điểm Chiều đường sức chiều vectơ cường độ điện trường Quy ước: Số đường sức điện trường qua đơn vị diện tích đặt vng góc với đường sức điểm tỷ lệ với độ lớn cường độ điện trường điểm Độ lớn cường độ điện trường điểm tỷ lệ với mật độ đường sức điểm Tìm cường độ điện trường điểm + Hệ điện tích điểm phân bố rời rạc + Vật có điện tích phân bố liên tục Mật độ điện tích dài Mật độ điện tích mặt Mật độ điện tích khối Thơng lượng điện trường + Thơng lượng điện trường qua mặt phẳng thẳng góc Thông lượng điện trường tỷ lệ với số đường sức qua mặt A! + Thông lượng điện trường qua mặt phẳng xiên Số đường sức qua mặt A = Số đường sức qua mặt A’ ! + Thơng lượng điện trường qua mặt kín Vector diện tích Ai có độ lớn diện tích mặt Ai hướng theo pháp tuyến ngồi n mặt Ai Định lý Gauss liên hệ thông lượng điện trường qua mặt kín(mặt Gauss) với tổng điện tích chứa mặt kín Xét điện tích điểm +q nằm tâm mặt cầu bán kính r (mặt Gauss) Tại điểm mặt cầu, vector E song song với vector Ai Thông lượng điện trường qua mặt cầu không phụ thuộc bán kính r tỷ lệ với điện tích chứa mặt cầu Thơng lượng điện trường tồn phần qua mặt kín bao quanh điện tích điểm q q/ε0 Thơng lượng điện trường tồn phần qua mặt kín khơng chứa điện tích phải Nếu mặt kín có chứa hệ điện tích điểm và/hoặc vật có điện tích phân bố liên tục, ta áp dụng nguyên lý chồng chất để tính thơng lượng điện trường tồn phần: Định lý Gauss: Trong chân khơng, thơng lượng điện trường tồn phần qua mặt kín tổng điện tích qin chứa mặt kín chia cho ε0 LƯU Ý: Mặt Gauss thủ thuật toán học Nếu biết cách chọn mặt Gauss, ta dễ dàng tính tích phân thơng lượng điện trường ФE Định lý Gauss dùng để tính cường độ điện trường trường hợp phân bố điện tích có tính đối xứng cầu, trụ đối xứng qua mặt phẳng Áp dụng định lý Gauss Xác định miền cần tính cường độ điện trường E Chọn mặt kín Gauss cho điểm mặt đó: E song song với dA E = const → dФE = + EdA dФE = – EdA; E vng góc với dA → dФE = Tính tích phân ФE Tính tổng điện tích qin chứa mặt Gauss Tính độ lớn cường độ điện trường E từ định lý Gauss Quả cầu tích điện Dây thẳng dài vơ hạn tích điện Mặt phẳng vơ hạn tích điện CƠ SỞ VẬT LÝ ĐIỆN (TỪ) – QUANG Chương 2: Điện Điện thế, hiệu điện Lực tĩnh điện lực bảo toàn Trường tĩnh điện trường + Thế trường tĩnh điện + Biến thiên + Thế tĩnh điện - Điện Đơn vị SI điện thế: Volt = 1Joule/Coulomb Đơn vị SI cường độ điện trường: Newton/Coulomb = Volt/meter + Hiệu điện + Điện hệ điện tích điểm B C nằm mặt đẳng Đi theo chiều vector E, điện giảm! + Hệ mặt đẳng (điện) Xét hệ hai chiều có điện V(x, y) Các đường cong ứng với V(x, y) = const gọi đường đẳng Trong khơng gian ba chiều Oxyz, ta có hệ mặt đẳng + Mối liên hệ E V Tại điểm P(x, y, z) không gian có điện trường, ta có hai đại lượng đặc trưng cho điện trường E(x, y, z) V(x, y, z) Biết E(x, y, z) tính V(x, y, z) Biết V(x, y, z) tính E(x, y, z)? Xét hệ đường đẳng trường hợp hai chiều: CƠ SỞ VẬT LÝ ĐIỆN (TỪ) – QUANG Chương 8: Phân cực ánh sáng Hiện tượng phân cực Phân cực đặc tính sóng ngang Phân cực sóng học Phân cực sóng điện từ Sóng điện từ có vector E ln song song với phương gọi sóng điện từ phân cực thẳng theo phương Sóng điện từ phát từ ăng-ten thẳng đứng đài phát sóng vơ tuyến sóng phân cực thẳng Phân cực sóng ánh sáng Ánh sáng tự nhiên Trong nguồn sáng thông thường, ăng-ten phát sóng ánh sáng phân tử/nguyên tử Sóng ánh sáng phát từ ăng-ten đoạn sóng phân cực thẳng Nhưng nguồn sáng chứa vơ số ăng-ten định hướng ngẫu nhiên nên ánh sáng phát từ nguồn hỗn hợp ngẫu nhiên đoạn sóng phân cực thẳng theo phương Vì vậy, ánh sáng phát từ nguồn sáng thông thường ánh sáng khơng phân cực, hay gọi ánh sáng tự nhiên minh họa sau: Kính phân cực kính phân tích Có thể tạo ánh sáng phân cực thẳng nhờ kính phân cực Kính phân cực lý tưởng linh kiện quang học có phương ưu tiên với hệ số truyền qua là: * 100% ánh sáng có phương dao động vector E song song với phương ưu tiên kính; * 0% ánh sáng có phương dao động vector E vng góc với phương Các kính phân cực nói đến phần xem lý tưởng Cường độ ánh sáng truyền qua kính phân cực ½ cường độ ánh sáng tự nhiên tới kính phân cực, phương ưu tiên kính định hướng Kính phân cực dùng để nhận biết ánh sáng phân cực thẳng gọi kính phân tích Hai kính phân cực đặt song song với cho hai phương ưu tiên chúng vng góc với (đặt chéo nhau) không cho ánh sáng truyền qua Khi hai phương ưu tiên cặp kính phân cực hợp với góc khác 90°, cường độ ánh sáng truyền qua cặp kính tính theo định luật Malus Định luật Malus Nếu ánh sáng tới kính phân cực ánh sáng phân cực thẳng cường độ ánh sáng truyền qua cường độ ánh sáng tới nhân với bình phương cơsin góc hợp phương phân cực ánh sáng tới với phương ưu tiên kính phân cực Phân cực lưỡng hướng sắc Vật liệu lưỡng hướng sắc vật liệu quang học có hệ số hấp thụ khác sóng ánh sáng phân cực vng góc với Tinh thể đơn trục (có quang trục) tourmaline tinh thể tự nhiên có tính lưỡng hướng sắc Khi truyền qua tinh thể tourmaline, ánh sáng có vector E vng góc với phương quang trục tinh thể bị hấp thụ mạnh Bản tourmaline hai mặt song song có quang trục song song với mặt bản, có độ dày khoảng vài mm, hấp thụ hết thành phần ánh sáng có vector E vng góc với phương quang trục cho qua (có hấp thụ chút ít) thành phần ánh sáng có vector E song song với phương quang trục Bản tourmaline dùng làm kính phân cực thẳng Polaroid phân cực lưỡng hướng sắc nhân tạo hấp thụ lọc lựa ánh sáng tự nhiên truyền qua Đối với thành phần ánh sáng bị hấp thụ mạnh, hệ số truyền qua polaroid vào khoảng 1% Trong đó, thành phần ánh sáng phân cực vng góc truyền qua tới 80% Nhược điểm phân cực lưỡng hướng sắc tự nhiên nhân tạo làm yếu đáng kể nhuộm mầu ánh sáng phân cực thẳng truyền qua chúng Phân cực phản xạ Ánh sáng tự nhiên bị phân cực phần phân cực hoàn toàn (phân cực thẳng) phản xạ mặt phân cách hai môi trường điện môi suốt mặt quang học Trong trường hợp phân cực hồn tồn, ánh sáng phản xạ có vector E dao động vng góc với mặt phẳng tới Ánh sáng khúc xạ luôn bị phân cực phần Điều kiện phân cực hoàn toàn – Định luật Brewster Khi góc tới góc Brewster θp, tia phản xạ bị phân cực hồn tồn có phương vng góc với tia khúc xạ Phân cực lưỡng chiết Hiện tượng lưỡng chiết (còn gọi tượng khúc xạ kép) phát từ kỷ 17 Khi cho tia sáng tới tinh thể Băng lan (calcite, CaCO3 kết tinh dạng hình hộp xiên), người ta thu hai tia khúc xạ Một hai tia tuân theo định luật khúc xạ nên gọi tia thường, ký hiệu O (ordinary), tia không tuân theo định luật khúc xạ gọi tia bất thường, ký hiệu E (extraordinary), tương ứng với hai giá trị chiết suất thường no chiết suất bất thường ne Với tinh thể Băng lan, nO = 1,6584 nE = 1,4864 Ngoài tinh thể Băng lan, tự nhiên tồn số tinh thể lưỡng chiết khác, điển hình tinh thể Thạch anh, Tourmaline Xét cấu trúc, tinh thể lưỡng chiết tinh thể dị hướng đơn trục tồn phương đặc biệt, gọi quang trục tinh thể, dọc theo phương này, hai giá trị chiết suất thường chiết suất bất thường nhau, tượng lưỡng chiết khơng Đến đây, ta giải thích khả phân cực tourmaline nói phần Tia sáng tự nhiên vào tourmaline hai mặt song song, có quang trục song song với mặt bản, bị tách thành tia O tia E truyền dọc theo phương ánh sáng tới Do tourmaline có thêm tính lưỡng hướng sắc nên tinh thể đủ dày tia O có phương dao động vng góc với quang trục bị hấp thụ hết, tia E có phương dao động song song với quang trục ló khỏi Sự phân cực ánh sáng lưỡng chiết tinh thể Băng lan Huygens phát vào năm 1678 Thí nghiệm chứng minh đơn giản cho thấy tia O tia E phân cực thẳng có phương phân cực vng góc với Đặt Băng lan lên chữ A in giấy, ta thấy hai ảnh tách biệt, ảnh ảnh O, ảnh ảnh E Đặt tiếp kính phân cực P lên Băng lan Xoay kính phân cực, ta tìm vị trí, thấy ảnh O Xoay tiếp kính phân cực, ta thấy ảnh O mờ dần ảnh E rõ dần Xoay tiếp kính phân cực phương ưu tiên kính vng góc với phương ưu tiên vị trí ban đầu, ta thấy ảnh E Do suốt có tính lưỡng chiết mạnh, tinh thể Băng lan dùng để chế tạo loại lăng kính phân cực, số lăng kính Nicol sử dụng rộng rãi Lăng kính Nicol gồm hai lăng kính cắt cách đặc biệt từ tinh thể Băng lan sau gắn lại với lớp nhựa Canada suốt có chiết suất nnhựa = 1,526 Tia sáng tự nhiên vào lăng kính Nicol bị tách thành tia thường O tia bất thường E Tia O tới mặt phân cách lưỡng chất Băng lan – Nhựa Canada với góc tới lớn góc giới hạn lưỡng chất nên bị phản xạ toàn phần bị hấp thụ mặt lăng kính Nicol Chỉ tia E phân cực thẳng ló khỏi lăng kính Lăng kính Nicol kính phân cực thẳng Phân loại ánh sáng phân cực Phân cực thẳng Sóng ánh sáng phẳng, đơn sắc gọi sóng phân cực thẳng, có phương dao động phương vector điện trường E Nếu quan sát vector điện trường E sóng ánh sáng phân cực thẳng truyền tới, ta thấy vector dao động dọc theo đường thẳng Phân cực tròn Xét chấn động sáng tổng hợp hai chấn động phân cực thẳng góc với nhau, tương ứng Ey Ez, có biên độ nhau, hiệu pha φ = 90o, truyền theo trục x Vector chấn động sáng tổng hợp có độ lớn khơng đổi E = Eymax = Ezmax, vừa quay tròn vừa tiến theo chiều truyền sáng, quay vòng thời gian chu kỳ sáng Nếu quan sát vector điện trường E sóng ánh sáng truyền tới, ta thấy vector vừa quay vừa tiến phía người quan sát, đầu mút vẽ nên đường tròn thời gian chu kỳ sáng Nếu quan sát thấy vector điện trường E quay theo chiều kim đồng hồ ta có ánh sáng phân cực tròn (quay) phải Nếu quan sát thấy vector điện trường E quay ngược chiều kim đồng hồ, ta có ánh sáng phân cực tròn (quay) trái Phân cực ellip Trong trường hợp tổng quát, xét chấn động sáng tổng hợp hai chấn động phân cực thẳng góc với nhau, tương ứng Ey Ez, có biên độ khơng nhau, có hiệu pha φ bất kỳ, truyền theo trục x, vector chấn động sáng tổng hợp có độ lớn E có độ lớn biến đổi tuần hoàn theo chu kỳ sáng, vừa quay vừa tiến theo chiều truyền sáng, quay vòng thời gian chu kỳ sáng Nếu quan sát vector điện trường E sóng ánh sáng truyền tới, ta thấy vector vừa quay vừa tiến phía người quan sát, đầu mút vẽ nên ellipse thời gian chu kỳ sáng Nếu quan sát thấy vector điện trường E quay theo chiều kim đồng hồ ta có ánh sáng phân cực ellipse (quay) phải Nếu quan sát thấy vector điện trường E quay ngược chiều kim đồng hồ, ta có ánh sáng phân cực ellipse (quay) trái Cần phải nói thêm ánh sáng phân cực thẳng ánh sáng phân cực tròn trường hợp riêng ánh sáng phân cực ellipse CƠ SỞ VẬT LÝ ĐIỆN (TỪ) – QUANG Chương 9: Tính chất lượng tử ánh sáng Bức xạ nhiệt - Các định luật xạ nhiệt Bức xạ nhiệt Bức xạ nhiệt xạ vật nung nóng Trong q trình này, vật nhận lượng nhiệt từ mơi trường xung quanh xạ môi trường ấy, trạng thái vật khơng bị thay đổi Đặc điểm quan trọng xạ nhiệt cho phép phân biệt với loại xạ khác cân xạ Hệ kín trạng thái cân xạ có nhiệt độ khơng đổi đại lượng đặc trưng cho q trình xạ nhiệt hệ Trạng thái xạ nhiệt (thành phần phổ cường độ xạ) phụ thuộc vào nhiệt độ vật vào chất vật Các định luật xạ nhiệt Định luật Kirchoff “Tỷ số suất xạ riêng phần hệ số hấp thụ riêng phần vật số không phụ thuộc vào chất vật mà phụ thuộc vào bước sóng xạ nhiệt độ vật” Năng suất xạ riêng phần e ,T lượng phát đơn vị thời gian từ đơn vị diện tích bề mặt vật nhiệt độ T theo phương đơn vị bước sóng lân cận bước sóng  Hệ số hấp thụ riêng phần: a ,T  d d d : thông lượng xạ có bước sóng nằm khoảng đơn vị bước sóng lân cận bước sóng  tới đơn vị diện tích bề mặt vật có nhiệt độ T từ phương d : phần quang thông bị bề mặt hấp thụ   ,T gọi mật độ thông lượng riêng phần trường xạ - mật độ thông lượng trường xạ, đơn vị bước sóng lân cận bước sóng λ, qua đơn vị diện tích định hướng bất kỳ, đơn vị thời gian Hệ quả: - Ở nhiệt độ, vật hấp thụ mạnh bước sóng có khả phát xạ mạnh bước sóng - Đối với vật đen tuyệt đối (vật có a ,T  bước sóng nhiệt độ): e ,T    ,T Năng suất xạ riêng phần vật đen tuyệt đối số không phụ thuộc vào chất vật mà phụ thuộc vào bước sóng xạ nhiệt độ vật Nói khác đi, mật độ thông lượng xạ riêng phần trường xạ cân nhiệt độ T suất riêng phần vật đen tuyệt đối nhiệt độ - Năng suất xạ riêng phần vật vật đen tuyệt đối luôn nhỏ suất xạ riêng phần vật đen tuyệt đối nhiệt độ Vật đen tuyệt đối vật xạ lý tưởng - Đại lượng quan trọng lý thuyết xạ nhiệt hàm mật độ thông lượng riêng phần trường xạ   ,T nhiệt độ T, bước sóng  Với định luật Kirchoff, thực nghiệm, ta xác định hàm   ,T cách đo suất xạ riêng phần vật đen tuyệt đối nhiệt độ T, bước sóng  Kết thực nghiệm cho thấy đồ thị hàm   ,T có dạng sau: Nhận xét: - Dạng đường cong không thay đổi nhiệt độ khác - Đường cong có cực đại max ,   ,T  Khi tăng nhiệt độ, cực đại tăng bị dịch chuyển phía bước sóng ngắn Vấn đề đặt cho nghiên cứu lý thuyết xạ nhiệt làm để đưa công thức   ,T phù hợp với thực nghiệm Định luật Stefan - Boltzmann Năng suất xạ toàn phần vật đen tuyệt đối tỷ lệ với lũy thừa bậc nhiệt độ tuyệt đối vật  T  T với   5,6687 10 8 W / m / K (xác định thực nghiệm) Định luật dịch chuyển Wien Bước sóng  max ứng với cực đại suất xạ vật đen tuyệt đối biến thiên tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối max max  b T với b  2896 m.K (xác định thực nghiệm) Năng suất xạ  max ứng với cực đại đường cong phân bố lượng xạ theo phổ vật đen tuyệt đối, tăng tỷ lệ với luỹ thừa bậc nhiệt độ tuyệt đối  m ax ,T  BT với B  1,301.10 11W m2 K 5 m1 (xác định thực nghiệm) Công thức Planck Công thức Wien Dựa nguyên lý nhiệt động học, Wien đưa công thức:   ,T  C1 5 e  C2 T với số C1, C2 xác định thực nghiệm Cơng thức Wien mơ tả xác đường cong thực nghiêm  T phía sóng ngắn khơng miền bước sóng dài Cơng thức Rayleigh – Jeans Xuất phát từ lý thuyết điện từ học, với mơ hình dao động tử điều hòa định luật phân bố lượng theo bậc tự do, Rayleigh Jeans đưa công thức:   ,T  2c 4 kT Công thức Rayleigh – Jeans mô tả đường cong thực nghiệm  T phía sóng dài hồn tồn sai phía sóng ngắn (thảm hoạ tử ngoại) Cơng thức Planck Planck đưa cơng thức với giả thuyết lượng (cũng điện lượng) có cấu trúc gián đoạn Năng lượng xạ/hấp thụ dao động tử khơng thể có trị số mà bội số nguyên lượng nguyên tố(gọi lượng tử lượng) Lượng tử lượng tần số  có trị số h , với h số (hằng số Planck) Cơng thức Planck có dạng:   ,T  2hc  e hc kT với h  6,62517 10 34 J s 1 Công thức Planck phù hợp cách xác với đường cong thực nghiệm  T , nhiệt độ đạt bước sóng đo Điều xác nhận đắn giả thuyết lượng tử lượng Planck Từ công thức Planck, ta suy cơng thức Rayleigh - Jeans, công thức Wien, định luật Stefan - Boltzmann định luật dịch chuyển Wien Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện (ngoài) tượng điện tử bị bật khỏi bề mặt vật liệu chiếu sáng thích hợp Các quy luật thực nghiệm: - Với loại vật liệu xác định, tồn tần số ngưỡng ν0 (giới hạn đỏ hiệu ứng quang điện) - Độ dốc đồ thị động cực đại quang điện tử theo tần số Kmax (ν) không phụ thuộc loại vật liệu - Cường độ dòng quang điện bão hồ tỷ lệ với cường độ chùm sáng - Hiệu ứng quang điện qn tính Giả thuyết lượng tử ánh sáng Einstein Thuyết sóng điện từ ánh sáng khơng thể giải thích thỏa đáng quy luật hiệu ứng quang điện Năm 1905, Einstein đưa giả thuyết cho lượng vận chuyển chùm sáng khơng phân bố mặt sóng mà tập trung vào phần nhỏ mặt sóng tức vào lượng tử ánh sáng (sau gọi photon) Ánh sáng đơn sắc tần số  truyền chân không tương ứng với chùm lượng tử ánh sáng hay photon Các photon chuyển động với vận tốc ánh sáng c mang lượng: E  h với h số Planck Cường độ chùm sáng đơn sắc tỷ lệ thuận với số photon chùm Với lượng thích hợp, tương tác với điện tử, photon truyền hết lượng cho điện tử bị hủy (bị hấp thụ trọn vẹn) Với giả thuyết lượng tử ánh sáng Einstein, quy luật hiệu ứng quang điện giải thích đơn giản sau: - Để thoát khỏi bề mặt vật liệu, điện tử phải có lượng cơng Ae Nếu lượng điện tử nhận từ photon h nhỏ Ae khơng thể bật khỏi bề mặt vật liệu Như vậy, tồn tần số ngưỡng  với h  Ae Chỉ với ánh sáng có    , điện tử nhận đủ lượng để bật khỏi mặt vật liệu Ae đại lượng đặc trưng cho loại vật liệu nên  không phụ thuộc cường độ ánh sáng tới - Khi điện tử hấp thụ photon h , theo định luật bảo toàn lượng: h  Ae  K max → K max  h  Ae (phương trình quang điện Einstein) Thay K max  eV s Ae  h  Vs     h e Độ dốc đồ thị Vs   h / e  const khơng phụ thuộc loại vật liệu - Cường độ dòng quang điện bão hòa (    ) Nếu N số photon chùm sáng đơn sắc tới có tần số  cường độ chùm sáng I  aNh với a hệ số tỷ lệ Giả sử số N photon tới có kN ( k  ) gây hiệu ứng quang điện, phần lại bị hấp thụ chuyển thành nhiệt Mỗi photon gây hiệu ứng quang điện làm bứt điện tử cường độ dòng quang điện bão hòa i bằng: i  kNe với N  I ah → i ke I  I ahv - Khi hấp thụ photon, điện tử nhận toàn lượng photon bật khỏi bề mặt vật liệu hiệu ứng quang điện khơng có qn tính Khi Einstein đưa giả thuyết photon (1905), đặc điểm thực nghiệm hiệu ứng quang điện cũn chưa rừ ràng, đầy đủ Sự phụ thuộc tuyến tính Vs vào tần số ánh sáng tới khẳng định nhờ thí nghiệm Millikan (1916) Trong thí nghiệm này, Millikan xác định giá trị tỷ số h e , từ tính giá trị số h phù hợp với phương pháp khác Giả thuyết Einstein kiểm chứng hồn tồn Einstein nhận giải Nobel cho cơng trình nghiên cứu hiệu ứng quang điện vào năm 1921 Hiệu ứng Compton Năm 1923, Compton nghiên cứu tán xạ tia X nguyên tử nhẹ nhận thấy tia X tán xạ, thành phần bước sóng tia X tới, có thành phần có bước sóng khác Sự thay đổi bước sóng (tần số) tia X tán xạ nguyên tử nhẹ gọi hiệu ứng Compton Thí nghiệm Compton: Chùm tia X đơn sắc bước sóng λ0, gần song song tới đập vào bia graphite Phần tia X tán xạ theo góc θ thu nhận phân tích máy quang phổ tia X Trên phổ thu được, ngồi vạch λ0 xuất vạch λ’= λ0 +Δλ có cường độ nhỏ Độ dịch chuyển bước sóng Δλ khơng phụ thuộc vào λ0 vật liệu bia, tăng theo góc tán xạ θ theo hệ thức: o với k  0.0241 A số xác định thực nghiệm, gọi bước sóng Compton Giải thích: Độ dịch chuyển bước sóng Δλ không phụ thuộc chất vật tán xạ chứng tỏ hiệu ứng Compton không liên quan đến hạt nhân nguyên tử mà liên quan đến điện tử nguyên tử Cường độ vạch tán xạ Compton lớn nguyên tử nhẹ cho thấy điện tử gây hiệu ứng điện tử liên kết yếu với hạt nhân cách gần xem điện tử tự Với giả thuyết lượng tử ánh sáng, tương tác tia X với vật liệu tán xạ xem va chạm đàn hồi photon X với điện tử tự vật liệu ta áp dụng định luật bảo toàn lượng định luật bảo toàn xung lượng Tính tốn lý thuyết theo quan niệm nói cho kết phù hợp với thực nghiệm: Lưỡng tính sóng hạt ánh sáng Ánh sáng thực thể vật lý, biểu tính chất sóng (giao thoa, nhiễu xạ, phân cực), biểu tính chất hạt (hiệu ứng quang điện, hiệu ứng Compton) Sóng-hạt hai mặt đối lập song song tồn thực thể ánh sáng Lưỡng tính sóng-hạt tính chất chung cho hạt khác Theo thuyết sóng, cường độ chùm sáng tỷ lệ với bình phương biên độ chấn động sáng Theo thuyết hạt, cường độ chùm sáng tỷ lệ với số photon Trên thực tế, người ta ý tới phân bố cường độ sáng, tức phân bố số lượng photon Bình phương biên độ chấn động sáng điểm xem tỷ lệ với xác suất tìm thấy photon điểm ... lượng điện trường không gian tồn lượng điện trường chia cho thể tích có điện trường: CƠ SỞ VẬT LÝ ĐIỆN (TỪ) – QUANG Chương 3: Dòng điện khơng đổi Mật độ dòng điện, điện trở Dòng điện Khi có điện. .. tổng điện tích qin chứa mặt Gauss Tính độ lớn cường độ điện trường E từ định lý Gauss Quả cầu tích điện Dây thẳng dài vơ hạn tích điện Mặt phẳng vơ hạn tích điện CƠ SỞ VẬT LÝ ĐIỆN (TỪ) – QUANG. .. vị SI điện dung Farad (F): F = C/V Khái niệm tụ điện Khi đưa vật dẫn lại gần vật dẫn tích điện, tượng cảm ứng điện, điện tích trái dấu xuất vật dẫn đưa lại gần làm cho điện vật dẫn tích điện giảm