5. Cấu trúc khóa luận
3.3.2 Sự nhiễu xạ và photon
3.3.2.1. Nhiễu xạ do những photon bay lần lượt từng hạt.
Ánh sáng từ nguồn sáng yếu 1 đi qua kính lọc sắc tối đậm 2 và khe hẹp 3. Trên đường truyền của các photon đi qua lọc sáng ta đặt một cái kim 4 và sau kim là kính ảnh 5. Tất cả các bộ phận của thiết bị được đặt trong hộp kín 6.
Hình 3.10: Sơ đồ thí nghiệm phát hiện nhiễu xạ bởi những photon bay lần lượt từng hạt.
Tại mỗi thời điểm trong máy chỉ có một photon. Các photon chuyển động với vận tốc ánh sáng. Để thu được ảnh nhiễu xạ nhìn thấy cần phải kéo dài một thì nghiệm trong khoảng hai đến ba tháng. Kính ảnh sẽ tổng hợp tác dụng của tất cả các photon rơi vào nó trong thời gian đó. Ta nói rằng mỗi photon không cho hình ảnh nhiễu xạ. Nó rơi vào một chỗ nào đó của kính ảnh hay phim. Tuy nhiên tập hợp tất cả các photon sẽ tạo thành vân nhiễu xạ (hình 3.11).
Hình 3.11: Những giai đoạn kế tiếp của sự hình thành ảnh nhiễu xạ trên phim ảnh trong trường hợp ánh sáng có cường độ rất yếu và thời gian chụp:
a) ngắn; b) dài; c) rất lâu.
3.3.2.2. Thăng giáng lương tử khi nhiễu xạ.
Nếu thí nghiệm tiến hành với ánh sáng có cường độ yếu ở ngưỡng nhìn thì khi đó các cực đại nhiễu xạ có thể nhận thấy sự thăng giáng lượng tử. Do đó độ rọi của các vân sáng nhiễu xạ luôn luôn thay đổi. Tại các vân tối của hình ảnh nhiễu xạ các photon nói chung không rơi vào đó.
Mặc dù thí nghiệm về nhiễu xạ xác nhận ánh sáng có tính chất sóng nhưng với những dòng ánh sáng yếu có thể nhận thấy cả tính chất lương tử ở hiện tượng này.
cho trước tính toán theo thuyết sóng ánh sáng càng lớn thì xác suất để photon rơi vào điểm đó của màn càng lớn.
Theo thuyết điện từ, cường độ ánh sáng lớn tương ứng với giá trị của E và B của sóng điện từ lớn, nghĩa là I ~ E2
m. Do đó, trường điện từ trong cực đại nhiễu xạ càng mạnh, xác suất rơi của photon vào đó càng lớn. Điều đó có nghĩa là các giá trị của E và B tại đó bằng không. Thật vậy, tại cực tiểu nhiễu xạ không có photon.