VI. LƯỠNG TÍNH SÓN G HẠT
nhưng ta cũng biết rằng ánh sáng
theo hướng của (hướng chuyển động của hạt). Hệ thức này(9) kết hợp bước sóng (là đặc trưng của sóng) với động lượng (là đặc trưng của hạt); sự kết hợp này được thực hiện nhờ hằng số Planck h là đặc trưng của thế giới vi mô. Bước sóng λ xác định nhờ hệ thức trên gọi là
bước sóng de Broglie. Thế nhưng, lúc đó giả thuyết này chưa được
chấp nhận.
Năm 1926 hai nhà vật lí học người Mĩ Davisson và Germer đã rọi một chùm electron vào mặt một tinh thể Ni (Niken) và thu được trên phim ảnh những vết hợp thành ảnh giao thoa giống như ảnh giao thoa của tia X (là sóng điện từ). Một loạt các thí nghiệm khác cho ta hình ảnh nhiễu xạ của chùm electron và của các hạt khác. Cho một chùm electron đi qua một khe hẹp (hình 9), thu chùm electron đó trên màn huỳnh quang và dùng kính quan sát hay chụp ảnh, ta sẽ thấy được các vân nhiễu xạ giống như các vân nhiễu xạ của ánh sáng trông thấy (đối chiếu với hình 4). Nếu ta cho từng electron riêng biệt 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.
Trên hình 10a là ảnh nhiễu xạ của chùm electron trên lá bạc mỏng.
Trên hình 10b là ảnh nhiễu xạ của chùm nơtron trên tinh thể NaCl (đối chiếu với hình 8 ).
Trên hình 11 a là sơ đồ thí nghiệm về sự nhiễu xạ trên tấm nhôm (bột nhôm). Khi chùm tia tới là tia X ta có hình ảnh nhiễu xạ trên hình 11b. Khi cho chùm electron tới đập vào tấm nhôm ta có ảnh nhiễu xạ trên hình 1 lc. (Bạn hãy đối chiếu các hình 10b và 10c).
í 9 ) Ta nhận thây hệ thức này trùng với hệ thức giữa độnglượng và bước sóng của hạt photon.
Hình 9. Nhiễu xạ của chùm electron qua một khe hẹp
Hình 10a. Nhiễu xạ của electron trên lá bạc mỏng
Hình 10b. Ảnh nhiễu xạ
nơtron trên tinh thể NaCl a)
b c
Hình 11. Hình ảnh nhiễu xạ tạo bởi tia X (b ) và chùm electron
Như vậy tất cả các thí nghiệm đều xác nhận tính chất sóng của
hạt cơ bản. Hơn nữa các phép tính chi tiết dựa vào các kết quả thu
được từ thí nghiêm đã cho ta giá trị bước sóng của hạt hoàn toàn phù hợp với hệ thức de Broglie; điều đó chứng tỏ sự đúng đắn của giả thuyết de Broglie.
Để hình dung cỡ của bước sóng de Broglie, ta xét một hạt electron chuyển động với vận tốc 107 m/s, khi đó bước sóng de Broglie λ= 10-10 m nghĩa là vào cỡ bước sóng tia X; trong khi đó, với một hạt cát có khối lượng cỡ 1 miligam chuyển động với vận tốc
lkm/s thì λ=10-31 m bước sóng này quá nhỏ không có một dụng cụ nào có thể phát hiện ra được.