Xu Hướng 12/2022 # Cơ Học Lượng Tử Áp Dụng Cho Thế Giới Vĩ Mô / 2023 # Top 18 View | Theolympiashools.edu.vn

Xu Hướng 12/2022 # Cơ Học Lượng Tử Áp Dụng Cho Thế Giới Vĩ Mô / 2023 # Top 18 View

Bạn đang xem bài viết Cơ Học Lượng Tử Áp Dụng Cho Thế Giới Vĩ Mô / 2023 được cập nhật mới nhất trên website Theolympiashools.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.

Sự khác biệt trong việc ứng dụng cơ học lượng tử (CHLT) không phải là do kích thước. Trong nhiều năm các nhà vật lý thấy rằng có thể quan sát được các hiệu ứng CHLT trong nhiều hệ thống vĩ mô [1]. Điểm cốt yếu ở đây là một hiện tượng lượng tử: đó là hiện tượng liên đới lượng tử.  Hiện tượng này có thể quan sát được ở những hệ vĩ mô ở nhiều nhiệt độ khác nhau (mặc dù chúng ta có thể nghĩ rằng sự dao động các phân tử có khả năng làm đứt mối liên đới).

Vlatko Vedral, Đại học Oxford & Đại học quốc gia Singapore Thế nào là liên đới lượng tử (Quantum entanglement)? Có thể chế tạo một cặp hạt EPR hay không? Nhà vật lý Pháp Alain Aspect đã đưa ra một phương pháp đơn giản để chế tạo cặp hạt liên đới lượng tử : khi một xung laser bắn vào một tinh thể có những tính chất gọi là “phi tuyến”, thì một photon biến thành một cặp photon liên đới lượng tử (với độ  dài sóng lớn hơn). Ngoài ra hai photon có thể liên đới lượng tử nếu được sinh ra ví dụ từ phân rã của hạt p-meson trung hòa. Tính chất lạ lùng của cặp hạt liên đới lượng tử Cặp hạt liên đới lượng tử có một tính chất lạ lùng phát hiện bởi Einstein trong những năm 30 của thế kỷ trước: hai thực thể liên đới lượng tử dường như  được nối liền với nhau bởi một sợi dây vô hình, bí ẩn, dầu tách chúng xa nhau đến mức nào, trị riêng đo được của hạt này lại phụ thuộc vào trị riêng đo được của hạt kia, cho dù rằng chúng được tách rời nhau đến vô cực! Hiện tượng ảnh hưởng của phép  đo thực hiện trên một hạt này đối với hạt cách xa là một  hiện tượng “phi định xứ” (non-locality). Einstein đã gọi hiện tượng này là một tác động ma quái ở khoảng cách (spooky action at a distance). Đây là một hiện tượng thuần túy cơ học  lượng tử. Trong những năm gần đây hiện tượng  liên đới lượng tử mở ra những triển vọng to lớn về viễn tải lượng tử, tính toán lượng tử và mật mã lượng tử[2]. Hiện nay nhiều nhà vật lý nghĩ rằng vật lý cổ điển chỉ là một phương thức mô tả xấp xỉ thế giới vĩ mô vốn cũng là lượng tử. Mặc dầu các hiệu ứng lượng tử khó quan sát được trong thế giới vĩ mô, song nguyên nhân chính không phải ở vấn đề kích thước mà là ở cung cách các hệ lượng tử tương tác với nhau. Thực ra các hiệu ứng đó là phổ quát hơn người ta suy nghĩ. Chúng có thể hoạt động trong các tế bào của cơ thể chúng ta. Điều này buộc chúng ta phải xét lại cách suy nghĩ của chúng ta và phải chấp nhận một cái nhìn mới về thế giới. Vật lý cổ điển là bức tranh đen trắng của một thế giới đa màu sắc, như vậy ở đây có sự thất thoát và mất mát thông tin: từ đa màu sắc chỉ còn lại trắng đen. Và lý thuyết cổ điển không cho phép chúng ta lưu bắt được mọi sự phong phú của bức tranh thế giới. Mọi tinh tế màu sắc sẽ mất đi khi kích thước mà ta nghiên cứu lớn dần lên. Từng hạt cơ bản là lượng tử nhưng nếu xét nhiều hạt thì hệ trở nên cổ điển. Song kích thước không phải là yếu tố chính ở đây: hãy xét nghịch lý con mèo Shrodinger. Năm 1935 ông đã đưa ra kịch bản minh họa thế giới vi mô và thế giới vĩ mô đã liên đới với nhau như thế nào, và từ đó ngăn cấm một sự phân chia tùy tiện giữa hai thế giới đó. CHLT nói rằng một nguyên tử phóng xạ có thể đồng thời phân rã và không phân rã. Trong một buồng kín nếu nguyên tử được gắn liền với một cơ chế đầu độc con mèo thì mèo ta có thể chết nếu nguyên tử phân rã như vậy con mèo sẽ nằm trong một trạng thái hai mặt (vừa chết vừa sống) như là chính nguyên tử phóng xạ (xem hình 1). Như vậy vấn đề ở đây không phải là kích thước vì trạng thái hai mặt là chung cho cả nguyên tử phóng xạ lẫn con mèo. Hình 1. Con mèo Schrodinger nằm trong một trạng thái hai mặt: vừa chết vừa sống. Các đối tượng có kích thước lớn dễ dàng dẫn đến hiện tượng mất liên kết hơn là các đối tượng có kích thước bé, cũng vì đó mà các nhà vật lý chỉ xem CHLT là lý thuyết của vi mô. Trong nhiều trường hợp nếu sự rò rỉ thông tin chấm dứt (nghĩa là có liên kết) thì khía cạnh lượng tử sẽ biểu hiện toàn diện. Bản chất chính của vấn đề là hiện tượng liên đới lượng tử, danh từ do Schrodinger đưa ra năm 1935. Trong một vật thể lớn các hạt có thể liên đới với những hạt ngoại lai do đó làm mất thông tin từ những tương tác nguyên thủy. Theo ngôn ngữ của hiệu ứng mất liên kết (decoherence) thì sự rò rỉ thông tin ra ngoài môi trường dẫn đến hệ quả là hệ bỗng biến thành cổ điển. Việc khó khăn bảo toàn tính liên đới lượng tử là thử thách cho những ai làm việc trong lĩnh vực máy tính lượng tử. Một thí nghiệm năm 2003 chứng tỏ rằng các hệ lớn có thể giữ được liên đới lượng tử nếu tìm cách làm cho sự rò rỉ thông tin giảm thiểu hoặc không xảy ra được. Liên đới vĩ mô (macroscopic entanglement) Sau đây là một thí nghiệm liên đới lượng tử ở mức vĩ mô. Gabriel Aeppli (Đại học College London) và cộng sự đã đặt một thỏi muối lithium fluoride trong một từ trường ngoài. Chúng ta có thể hình tượng các nguyên tử như là những thanh nam châm có spin (spinning magnet), các spin sẽ sắp cùng chiều trong trường ngoài đó là hiện tượng  từ hóa. Ở đây xuất hiện một hiệu ứng lượng tử bổ sung và các nhà vật lý cho rằng hiện tượng liên đới là bản chất của vấn đề. Xem hình 2 ta thấy dữ liệu thực nghiệm chỉ trùng với tính toán nếu chú ý đến hiệu ứng lượng tử. Để tách khỏi các hệ quả có thể gây nên bởi chuyển động nhiệt Aeppli đã thực hiện thực nghiệm ở nhiệt độ rất thấp – một vài millikelvin. Alexandre Martins de Souza (Trung tâm nghiên cứu vật lý Brazil, Rio de Janeiro) và cộng sự đã phát hiện hiện tượng liên đới vĩ mô trong các vật liệu như carboxylate đồng ở nhiệt độ phòng hoặc ở nhiệt độ cao hơn. Các nhà vật lý bắt đầu tìm thấy mối liên đới trong các hệ với kích thước lớn ở nhiệt độ cao. Nhiều thí nghiệm khác chứng tỏ rằng một số lượng lớn các nguyên tử có thể liên đới với nhau và tạo nên những trạng thái mà vật lý cổ điển không tiên đoán được (xem lại hình 2) Nếu chất rắn có thể liên đới khi chúng có kích thước lớn và có nhiệt độ thì người ta sẽ tự hỏi ngay liệu điều đó có thể xảy ra cho những cơ thể có kích thước lớn và có nhiệt độ thể hiện sự sống hay không? Những con chim két cổ đỏ Những con chim két cổ đỏ (robin) hằng năm di cư từ vùng Scandinavia đến những vùng ấm áp của Phi châu ở vùng xích đạo và di cư ngược lại khi miền Bắc trở lại ấm áp trong mùa xuân. Chúng bay như vậy một quãng đường dài 13.000 km một cách dễ dàng. Người ta muốn tìm hiểu cơ chế định hướng kiểu la bàn của chúng. Năm 1970 Wolfgang và  Roswitha Wiltschko, Đại học Frankfurt, Đức làm thí nghiệm với chim robin bằng cách đặt chúng vào một từ trường nhân tạo. Hình 3 .Chim két cổ đỏ di cư trong từ trường Và thấy rằng chúng không phân biệt được Nam và Bắc song chúng lại phân biệt được độ nghiêng (inclination) của từ trường quả đất -nghĩa là góc mà đường từ trường làm với mặt đất, điều đó đủ cho chúng để thực hiện chuyến bay. Một điều lý thú là những con robin mù thì không có bất kỳ một phản ứng gì với từ trường, điều này có nghĩa là từ trường chỉ nhạy đối với con mắt của chúng. Năm 2000 Thorsten Ritz, Đại học Nam Florida đưa ra giả thuyết chính hiện tượng liên đới là chìa khóa của vấn đề. Dựa trên các công trình trước của Klaus Schulten, Đại học Illinois, Thorsten Ritz đưa ra giả thuyết rằng trong mắt chim robin có một loại phân tử với hai electron làm thành một cặp liên đới với spin tổng cộng bằng không. Khi các phân tử này hấp thụ ánh sáng thì các electron thu đủ năng lượng để tách rời khỏi liên đới và trở thành nhạy cảm đối với các ảnh hưởng từ bên ngoài trong đó có từ trường. Nếu từ trường có độ nghiêng thì điều này ảnh hưởng đến hai electron một cách khác nhau tạo nên một sự mất cân bằng làm thay đổi phản ứng hóa học đối với phân tử. Sự khác biệt này được chuyển thành xung lượng thần kinh tạo nên một hình ảnh của từ trường trong não bộ của chim. Hiện tượng liên đới trong quang hợp Quá trình  quang hợp là quá trình theo đó cây cối biến đổi ánh sáng Mặt trời thành năng lượng hóa học. Tia sáng đi đến làm bắn ra các electron và các electron này cần tìm đường đi đến một điểm: trung tâm của phản ứng hóa học tại đấy chúng trút năng lượng của mình để tạo nên các phản ứng hóa học tiếp nhiên liệu cho các tế bào của cây. Vật lý cổ điển không giải thích được hiệu quả gần lý tưởng (near-perfect) của quá trình này chỉ có CHLT mới tính được. Trong thế giới lượng tử hạt chuyển động theo nhiều quỹ đạo đồng thời. Trường điện từ trong cây cối có thể làm cho một số quỹ đạo bị triệt tiêu và một số quỹ đạo khác được cộng hưởng với nhau (liên đới) làm cho nhiều electron khỏi mất công suất trong những quỹ đạo vô ích do đó tăng khả năng quy tập về một trung tâm phản ứng hóa học cần thiết. Các kết quả này có thể dẫn đến một môn học quan trọng – sinh học lượng tử (quan tum biology). Một số thí nghiệm quan trọng Như trên đã nói các hiệu ứng lượng tử không giới hạn trong các hạt cơ bản mà thể hiện trong những hệ có kích thước lớn hơn, ở nhiều nhiệt độ. Bảng sau đây liệt kê một số thí nghiệm chứng tỏ điều khẳng định trên.

                                           Hệ nghiên cứu

Vào năm

Nhiệt độ

Liên đới của 10 12 (hoặc nhiều hơn) nguyên tử trong  từ hóa  của kim loại carboxylate *

  2009

  630 K

Liên đới  trong các đại phân tử với 430 nguyên tử **

  2010

    01 K

Liên đới giữa 3 bit lượng tử trong mạch siêu dẫn ***

  2010

    25 milliK

Liên đới giữa dao động (chứ không phải giữa các tính chất nội tại như spin) của các ion berylium và magnesium ****

  2009

    0,1 milliK

** Stefen Gerlich, Sandra Eibenberger et al. (Đại học Vienna) *** Leonardo DiCarlo, Robert J.Schoelkopf et al. (Đại học Yale, Đại học Waterloo  ) ****John D.Jost, David J.Wineland et al. (Viện tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Mỹ)

Kết luận Sự phân chia cổ điển và lượng tử hiện nay được xem là không cơ bản. Vấn đề kích thước không phải là bản chất cho sự phân chia. Như vậy không gian và thời gian đối với CHLT là thứ yếu và hiện tượng liên đới lượng tử lại là chính yếu. Hiện tượng này nối liên thông các hệ lượng tử không cần đến quy chiếu không thời gian. Và chúng ta phải tìm cách giải thích không thời gian như những đột sinh từ vật lý không có không thời gian. Quan điểm này sẽ mở đường cho việc hòa hợp thuyết lượng tử với lý thuyết hấp dẫn. Như vậy không thời gian cổ điển đột sinh từ liên đới lượng tử thông qua quá trình mất liên kết (process of decoherence). Một khả năng còn lý thú hơn: hấp dẫn không phải là một lực tự thân mà có thể là tiếng ồn dư âm đột sinh từ tính mờ (fuzziness) lượng tử của nhiều lực khác trong vũ trụ. Ý tưởng hấp dẫn cảm ứng (induced gravity) là của  Andrei Sakharov hình thành trong năm 1960. Nếu điều này là đúng thì việc xem hấp dẫn như một lực cơ bản là một việc mơ hồ và các cố gắng lượng tử hóa hấp dẫn chỉ là một điều lầm lạc. Hấp dẫn thậm chí không tồn tại ở mức lượng tử.                                             CC. biên dịch ———————— [1] Luigi Amico, Rosario Fazio, Andreas Osterloh and Vlatko Vedral, Entanglement in Many-Body Systems,   Reviews of Modern Physics, Vol. 80, No. 2, pages 517–576; May 6, 2008.

Sqm: Siêu Cơ Học Lượng Tử / 2023

SQM có nghĩa là gì? SQM là viết tắt của Siêu cơ học lượng tử. Nếu bạn đang truy cập phiên bản không phải tiếng Anh của chúng tôi và muốn xem phiên bản tiếng Anh của Siêu cơ học lượng tử, vui lòng cuộn xuống dưới cùng và bạn sẽ thấy ý nghĩa của Siêu cơ học lượng tử trong ngôn ngữ tiếng Anh. Hãy nhớ rằng chữ viết tắt của SQM được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ngân hàng, máy tính, giáo dục, tài chính, cơ quan và sức khỏe. Ngoài SQM, Siêu cơ học lượng tử có thể ngắn cho các từ viết tắt khác.

SQM = Siêu cơ học lượng tử

Tìm kiếm định nghĩa chung của SQM? SQM có nghĩa là Siêu cơ học lượng tử. Chúng tôi tự hào để liệt kê các từ viết tắt của SQM trong cơ sở dữ liệu lớn nhất của chữ viết tắt và tắt từ. Hình ảnh sau đây Hiển thị một trong các định nghĩa của SQM bằng tiếng Anh: Siêu cơ học lượng tử. Bạn có thể tải về các tập tin hình ảnh để in hoặc gửi cho bạn bè của bạn qua email, Facebook, Twitter, hoặc TikTok.

Như đã đề cập ở trên, SQM được sử dụng như một từ viết tắt trong tin nhắn văn bản để đại diện cho Siêu cơ học lượng tử. Trang này là tất cả về từ viết tắt của SQM và ý nghĩa của nó là Siêu cơ học lượng tử. Xin lưu ý rằng Siêu cơ học lượng tử không phải là ý nghĩa duy chỉ của SQM. Có thể có nhiều hơn một định nghĩa của SQM, vì vậy hãy kiểm tra nó trên từ điển của chúng tôi cho tất cả các ý nghĩa của SQM từng cái một.

Ý nghĩa khác của SQM

Bên cạnh Siêu cơ học lượng tử, SQM có ý nghĩa khác. Chúng được liệt kê ở bên trái bên dưới. Xin vui lòng di chuyển xuống và nhấp chuột để xem mỗi người trong số họ. Đối với tất cả ý nghĩa của SQM, vui lòng nhấp vào “thêm “. Nếu bạn đang truy cập phiên bản tiếng Anh của chúng tôi, và muốn xem định nghĩa của Siêu cơ học lượng tử bằng các ngôn ngữ khác, vui lòng nhấp vào trình đơn ngôn ngữ ở phía dưới bên phải. Bạn sẽ thấy ý nghĩa của Siêu cơ học lượng tử bằng nhiều ngôn ngữ khác như tiếng ả Rập, Đan Mạch, Hà Lan, Hindi, Nhật bản, Hàn Quốc, Hy Lạp, ý, Việt Nam, v.v.

Sơ Lược Về Cơ Học Lượng Tử / 2023

Cơ học lượng tử (tiếng Anh: Quantum mechanics) là một trong những lý thuyết cơ bản của vật lý học. Cơ học lượng tử là phần mở rộng và bổ sung vủa cơ học Newton (còn gọi là cơ học cổ điển) đặc biệt là tại các phạm vi nguyên tử và hạ nguyên tử. Nó là cơ sở của rất nhiều các chuyên ngành khác của vật lý và hóa học như vật lý chất rắn, hóa lượng tử, vật lý hạt. Khái niệm lượng tử để chỉ một số đại lượng vật lý như năng lượng (xem hình 1, bên phải) không liên tục mà rời rạc.

Cơ học lượng tử có thể được kết hợp với thuyết tương đối để tạo nên cơ học lượng tử tương đối tính, để đối lập với cơ học lượng tử phi tương đối tính khi không tính đến tính tương đối của các vật thể. Ta dùng khái nhiệm cơ học lượng tử để chỉ cả hai loại trên. Cơ học lượng tử đồng nghĩa với vật lý lượng tử. Tuy nhiên vẫn có nhiều nhà khoa học coi cơ học lượng tử có ý nghĩa như cơ học lượng tử phi tương đối tính, mà như thế thì nó hẹp hơn vật lý lượng tử.

Một số nhà vật lý tin rằng cơ học lượng tử cho ta một mô tả chính xác thế giới vật lý với hầu hết các điều kiện khác nhau. Dường như là cơ học lượng tử không còn đúng ở lân cận các hố đen hoặc khi xem xét vũ trụ như một toàn thể. Ở phạm vi này thì cơ học lượng tử lại mâu thuẫn với lý thuyết tương đối rộng, một lý thuyết về hấp dẫn. Câu hỏi về sự tương thích giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu rất sôi nổi.

Cơ học lượng tử được hình thành vào nửa đầu thế kỷ 20 do Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli và một số người khác tạo nên. Một số vấn đề cơ bản của lý thuyết này vẫn được nghiên cứu cho đến ngày nay.

Những Nguyên Lí Của Cơ Học Lượng Tử / 2023

TỔNG QUAN

Mục đích của tài liệu này là giúp người đọc hiểu về hoạt động và đặc tính của thiết bị bán dẫn. Một cách lí tưởng, chúng ta sẽ khảo sát những thiết bị này ngay tức khắc. Tuy nhiên, để hiểu đặc tuyến V-A, chúng ta cần hiểu biết về đặc tính chuyển động của electron trong tinh thể khi electron chịu sự tác động của các thế năng khác nhau.

2.1.1 Lượng tử hóa năng lượng

Một thí nghiệm chứng tỏ có sự mâu thuẫn giữa kết quả thực nghiệm với lí thuyết cổ điển của ánh sáng là hiệu ứng quang điện. Nếu ánh sáng không đơn sắc được chiếu đến bề mặt sạch của vật liệu, thìnhững electron (những electron quang) có thể được phát ra từ bề mặt. Theo vật lí cổ điển, nếu cường độ ánh sáng đủ lớn, động năng của electron sẽ lớn hơn công thoát và electron sẽ thoát ra khỏi bề mặt kim loại không phụ thuộc vào tần số của ánh sáng tới. Điều này thực tế không xảy ra. Hiệu ứng quan sát được trong thực tế là, với cường độ ánh sáng tới không đổi, nếu tần số ánh sáng nhỏ hơn một tần số υ 0 nào đó (υ 0 là tần số giới hạn phụ thuộc vào loại vật liệu cụ thể) thì sẽ không có electron nào được thoát ra từ bề mặt vật liệu. Còn khi υ ≥ υ 0 động năng cực đại của electron quang biến đổi tuyến tính theo tần số. Kết quả này được biễu diễn trong hình 2.1. Nếu cường độ ánh sáng tới biến đổi còn tần số không đổi, tốc độ phát xạ electron quang thay đổi, nhưng động năng cực đại vẫn giữ nguyên.

Tiếp theo, chúng ta sẽ thực hiện một thí nghiệm ảo về hiệu ứng quang điện. Trước tiên, hãy xem hình vẽ mô tả các bộ phận và cách điều khiển thí nghiệm.

Nhấp vào đây để thực hiện thí nghiệm.

Vào năm 1900, Planck đã giả thuyết rằng bức xạ nhiệt được phát ra từ bề mặt đun nóng thành những lượng năng lượng nhỏ rời rạc được gọi là lượng tử. Năng lượng của những lượng tử này là E=hυ, ở đây υ là tần số của bức xạ và h được gọi là hằng số Planck (h=6,625.10 -34 J-s). Sau đó vào năm 1905, Einstein đã giải thích hiệu ứng quang điện bằng cách giả thiết rằng năng lượng trong sóng ánh sáng bao gồm những lượng nhỏ rời rạc. Những lượng nhỏ rời rạc này được gọi là photon có năng lượng là E=hυ. Do đó, một photon với năng lượng đủ lớn mới có thể va chạm vào electron ở bề mặt vật liệu. Năng lượng nhỏ nhất để bứt electron ra khỏi bề mặt được gọi là công thoát của vật liệu.

(2.1)

ở đây là năng lượng photon tới vàlà năng lượng cực tiểu, hoặc công thoát cần để bứt electron ra khỏi bề mặt.

2.1.2 Lưỡng tính sóng-hạt

Chúng ta dã thấy trong phần trước rằng trong hiệu ứng quang điện, sóng ánh sáng hành xử như thể chúng là hạt. Hành vi giống như hạt của sóng điện từ cũng là công cụ để giải thích hiệu ứng Compton. Trong thí nghiệm này, chùm tia X được chiếu tới chất rắn. Một phần của chùm tia X bị lệch và tần số của sóng lệch này thay đổi so với sóng tới. Nếu chúng ta xét bài toán này như sự va chạm giữa các photon tia X và các electron trong chất rắn, sử dụng định luật bảo toàn năng lượng và động lượng, chúng ta có thể suy ra được kết quả hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm.

Năm 1924, de Broglie đã giả thuyết về sự tồn tại của sóng vật chất. Ông ta lập luận rằng sóngbiểu hiện hành vi giống như hạt, vì thế có thể tiên đoán rằng hạt cũng sẽ biểu hiện những tính chất giống như sóng. Đây là giả thuyết De Broglie về sự tồn tại của lưỡng tính sóng hạt. Động lượng của photon là:

ở đây λ là bước sóng của sóng ánh sáng. Do đó, De Broglie đã giả thuyết rằng bước sóng của hạt có thể được biểu diễn là

ở đây p là động lượng của hạt và λ được gọi là bước sóng De Broglie của sóng vật chất.

Bản chất sóng của electron đã được kiểm tra theo vài cách. Như chúng ta đãbiết, sóng được đặc trưng bởi các hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ. Nhiễu xạ là hiện tượng ánh sáng sau khi đi qua những khe hẹp có độ lớn cỡ bước sóng của chính ánh sáng đó thì các tia sáng không còn truyền thẳng. Về mặt thực nghiệm, chúng ta sẽ thấy trên màn quan sát xuất hiện những vân sáng tối xen kẽ nhau với cường độ khác nhau. Chẳng hạn khi ánh sáng laser (là ánh sáng đơn sắc) đi qua một lỗ nhỏ hình cầu có đường kính xấp xỉ bằng bước sóng của nó thì trên màn quan sát chúng ta sẽ thấy như sau:

Vì thế, nếu muốn chứng minh electron có tính chất sóng thì chúng ta phải bố trí thí nghiệm thế nào để cho có thể quan sát được hiện tượng nhiễu xạ electron qua một khe nào đó. Để có hiện tượng nhiễu xạ xảy ra thì tất nhiên khe này phải có kích thướt xấp xỉ bằng bước sóng của electron. Các khe này chính là các khe trong mạng tinh thể của các chất rắn kết tinh.

Chẳng hạn khi chiếu chùm electron vào tinh thể bạch kim thì chúng ta sẽ thu được một hình ảnh như sau:

Bạn có thấy nó cũng gồm những vân sáng và vân tối xen kẽ nhau giống như hiện tượnng nhiễu xạ ánh sáng laser ở trên không.

Vậy là, trong thực tế có tồn tại hiện tượng nhiễu xạ electron. Nghĩa là electron là một hạt nhưng lại thể hiện tính chất sóng. Những dãy số như 311, 220, 111, 200 là kí hiệu các mặt mạng của tinh thể.

Những bước sóng này rất ngắn so với phổ radio thông thường.

Ví dụ 2.2: Tính bước sóng de Broglie của electron chuyển động với vận tốc 105 cm/s. Giải Động lượng của electron sẽ là Do đó, bước sóng De broglie là: Hay Kết luận: Kết quả này cho thấy bậc độ lớn bước sóng De Broglie của một electron thông thường

Xem phim tài liệu (tùy chọn)

2.1.3 Nguyên lí bất định

Phát biểu thứ nhất của nguyên lí bất định là không thể mô tả chính xác đồng thời vị trí và động lượng của hạt. Nếu độ bất định tọa độ là Δp và độ bất định vị trí là Δx thì hệ thức bất định được viết là

ở đây ћ=h/2π=1,054.10-34 J-s và được gọi là hằng số Planck hiệu dụng. Phát biểu này có thể được khái quát hóa chogóc và momen động lượng.

Phát biểu thứ hai của nguyên lí bất định là không thể đồng thời mô tả chính xác tuyệt đối năng lượng và khoảng thời gian mà hạt tồn tại ở trạng thái năng lượng này. Nếu độ bất định trong năng lượng là ΔE và độ bất định thời gian là Δt thì hệ thức bất định được phát biểu là

Video sau đây sẽ mô tả chuyển động của electron trong nguyên tử, bạn không thể thấy các electron mà chỉ thấy những đám mây electron.

Cập nhật thông tin chi tiết về Cơ Học Lượng Tử Áp Dụng Cho Thế Giới Vĩ Mô / 2023 trên website Theolympiashools.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!