Đưa ra giả thiết về lưỡng tính sóng hạt của electron và các vi hạt nói chung. Một vi hạt tự do có năng lượng xác định, động lượng xác định tương ứng[r]
(1)TS Ngô Văn Thanh,
Viện Vật lý.
(2)Chương 8: Cơ học lượng tử.
8.1 Lưỡng tính sóng-hạt vi hạt. 8.2 Hệ thức bất định Heisenberg.
8.3 Hàm sóng ý nghĩa thống kê.
(3)• Cơ học Newton – định luật học • Khơng gian thời gian tuyệt đối • Khối lượng bất biến
• Vận tốc truyền tương tác vơ hạn
• Áp dụng cho giới vĩ mô chuyển động với
vận tốc bé
Cơ học cổ điển
• Nguyên lý tương đối Galilean • Lý thuyết tương đối Einstein
• Khơng gian thời gian có tính tương đối • Khối lượng vật phụ thuộc vào vận tốc • Áp dụng cho giới vĩ mơ chuyển động với
vận tốc lớn
Cơ học lý thuyết
• Các vi hạt mang lưỡng tính sóng-hạt (giả thuyết de Broglie)
• Hệ thức bất định Heisenberg
• Chuyển động hạt mơ tả hàm sóng (phương trình Schrưdinger)
• Áp dụng cho giới vi mô
(4)8.1 Lưỡng tính sóng-hạt vi hạt.
Các giai đoạn lịch sử:
1900: Trong trình nghiên cứu xạ vật đen
M Planck đưa giả thiết tính gián đoạn lượng xạ điện từ Năng lượng xạ điện từ bội số nguyên vi lượng
1905: A Einstein đề xuất tính chất hạt ánh sáng, hạt photon
Giải thích hiệu ứng quang điện
1923: Hiệu ứng Compton kiểm chứng lý thuyết hạt ánh sáng
1913: N Bohr cho rằng, lượng nguyên tử vật liệu gián
đoạn gọi mức lượng
1914: Franck Hertz kiểm chứng giả thiết Bohr thực nghiệm
1923: L de Broglie đưa giả thiết lưỡng tính sóng-hạt vi hạt
các electron, proton…
1927: Davisson Germer quan sát thực nghiệm thấy tượng
nhiễu xạ chùm tia điện tử tinh thể
1925: Heisenberg đưa hệ thức bất định
(5)Giả thiết L de Broglie (1923):
Đưa giả thiết lưỡng tính sóng hạt electron vi hạt nói chung
Một vi hạt tự có lượng xác định, động lượng xác định tương ứng
với sóng phẳng đơn sắc xác định
Năng lượng vi hạt liên hệ với tần số dao động sóng tương ứng theo
các hệ thức:
Động lượng vi hạt liên hệ với bước sóng sóng hạt tương ứng theo
hệ thức:
Bước sóng gọi bước sóng de Broglie
(6) Xét hạt có khối lượng m, theo thuyết tương đối Einstein:
sử dụng suy
Mặt khác:
Với E động hạt khơng tương đối
(7)Thí nghiệm nhiễu xạ sóng hạt electron:
(Davisson Germer -1927)
Cực đại nhiễu xạ:
Giả sử điện tử tăng tốc điện U,
suy lượng điện tử eU
Sử dụng biểu thức:
Ta có:
Biểu thức kiểm chứng
(8)(9)Thí nghiệm tán xạ tia X tinh thể:
(Tartakowski Thomson)
Cực đại nhiễu xạ - điều kiện Wulf-Bragg: Bán kính vân giao thoa ảnh:
suy ra:
(10)