Bài giảng Vật lý II (Phần 3: Vật lý lượng tử): Chương 8 - TS. TS. Ngô Văn Thanh - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

 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]

TS Ngô Văn Thanh,

Viện Vật lý.

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.

• 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

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

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

 Xét hạt có khối lượng m, theo thuyết tương đối Einstein:

 sử dụng suy

 Mặt khác:

Với E động hạt khơng tương đối

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

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: