CHƯƠNG 3 : QUANG SÓNG – QUANG LƯỢNG TỬ
b. Ứng dụng
4.1. Cơ sở của cơ học lượng tử
4.1.1. Tính chất sóng hạt của vi hạt
Trên cơ sở lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng, Đơbrơi đã suy rộng tính chất đó đối với electron và sau đó đối với mọi vi hạt khác. Giả thuyết Đơbrơi
79
phát biểu: Một vi hạt tự do có năng lượng xác định, động lượng xác định tương ứng với một sóng phẳng đơn sắc xác định:
- Năng lượng của vi hạt liên hệ với tần số dao động của sóng tương ứng theo hệ thức: . . hv W (7.16)
- Động lượng p của vi hạt liên hệ với bước sóng của sóng tương ứng theo hệ thức:
h
p ; p .k(7.17)
Tính chất sóng và tính chất hạt của các vi hạt là hai mặt đối lập, biểu hiện sự mâu thuẫn bên trong của đối tượng vật chất đó. Đơbrơi đưa ra giả thuyết lưỡng tính sóng hạt của mọi vi hạt, đã có nhiều sự kiện thực nghiệm xác nhận giả thuyết đó. Ở đây chúng ta sẽ xét vài thí nghiệm cơ bản.
Thí nghiệm 1: Cho chùm electron đi qua một khe hẹp. Thu chùm electron trên màn huỳnh quang và dùng kính quan sát hay chụp ảnh, ta sẽ được các vân nhiễu xạ giống như vân nhiễu xạ của ánh sáng qua một khe. Nếu ta cho từng electron riêng biệt đi qua khe thì trên màn huỳnh quang sẽ thu được những ảnh rời rạc của electron. Tuy nhiên, nếu thời gian thí nghiệm khá dài để số electron qua khe đủ lớn thì ta vẫn thu được các vân nhiễu xạ trên màn huỳnh quang. Điều đó chứng tỏ mỗi electron riêng rẽ đều có tính chất sóng.
Thí nghiệm 2: Đêvitxơn – Gecmơ đã nghiên cứu hiện tượng tán xạ trên mặt tinh thể Ni. Khi cho một chùm electron đập thẳng góc vào mặt tinh thể Ni, chùm electron sẽ tán xạ trên mặt tinh thể dưới những góc khác nhau. Hiện tượng tán xạ này xảy ra giống như hiện tượng nhiễu xạ của tia X trên mặt tinh thể Ni, nghĩa là ta cũng sẽ thu được các vân nhiễu xạ của electron. Việc xác định vị trí các vân nhiễu xạ cho phép ta tìm được bước sóng của electron theo công thức thông thường về các cực đại nhiễu xạ của Vunfơ – Brêgơ (Vulf – Bragg):
80
2 .sind k
Trong đó d là khoảng cách giữa hai lớp ion liên tiếp của tinh thể, là góc tán xạ hạt. Kết quả này phù hợp với phép tính theo cơng thức của Đơbrơi.
Sau đó người ta đã làm thí nghiệm nhiễu xạ của electron đối với các tinh thể khác. Tất cả các thí nghiệm đều xác nhận khi đập vào tinh thể, electron gây nên hiện tượng nhiễu xạ.