Giáo trình Vật lý 2 - CƠ LƯỢNG TỬ

CƠ LƯỢNG TỬ Mục đích của chương này là khảo sát những tính chất và quy luật vận động của các hạt trong phạm vi kích thước của phân tử, nguyên tử. 10.1. TÍNH SÓNG HẠT CỦA VẬT CHẤT TRONG THẾ GIỚI VI MÔ 10.1.1. TÍNH SÓNG HẠT CỦA ÁNH SÁNG Trong phần quang học chúng ta đã nghiên cứu các hiện tượng chứng tỏ ánh sáng có bản chất sóng điện từ như hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, phản cực v.v... Việc giải thích các hiện tượng này dựa trên cơ sở xem ánh có bản chất sóng....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Vật lý 2 - CƠ LƯỢNG TỬGiáo trình Vật lý 2 ThS. Trương Thành CHƯƠNG X CƠ LƯỢNG TỬ Mục đích của chương này là khảo sát những tính chất và quy luật vậnđộng của các hạt trong phạm vi kích thước của phân tử, nguyên tử. 10.1. TÍNH SÓNG HẠT CỦA VẬT CHẤT TRONG THẾ GIỚI VI MÔ10.1.1. TÍNH SÓNG HẠT CỦA ÁNH SÁNG Trong phần quang học chúng ta đã nghiên cứu các hiện tượng chứng tỏánh sáng có bản chất sóng điện từ như hiện tượng giao thoa, nhiễu xạ, phảncực v.v... Việc giải thích các hiện tượng này dựa trên cơ sở xem ánh có bảnchất sóng. Chẳng hạn, sự truyền một chùm ánh sáng song song đơn sắc có thểcoi là sự truyền những sóng phẳng đơn sắc, mặt sóng vuông với tia sóng . Giả sử biểu thức của dao động sóng ở O là: x = acos2πνt.Trong đó ν là tần số dao động sóng. Tahãy tìm biểu thức của dao động sóng tại rr M’ Ođiểm M bất kỳ ( OM = r ). Mặt sóng đi d r nqua M cách mặt sóng đi qua O một đoạn α α r r d = rcos α = r n cosα rd: rTrong đó n là vector pháp tuyến đơn vị Mnằm theo phương truyền của sóng ánh r rsáng, α là góc hợp bởi n và r . Như vậy rrta có thể viết : d = r .n Hình X-1 Biểu thức của dao động sáng trênmặt sóng đi qua M (nghĩa là biểu thức của dao động sáng tại điểm M) códạng: d d x = acos 2πν( t − ) = acos2π( vt − ) λ c rr rn x = acos 2π ( vt − ) (X-1). λ cTrong đó c là vận tốc ánh sáng trong chân không, λ = là bước sóng của ánh vsáng trong chân không. Trong cơ học lượng tử để thuận lợi cho việc tính toán người ta viết hàmsóng dưới dạng số phức (dựa vào công thức Euler) e − iα = cosα - isinα. Nghĩa là hàm sóng thực là phần r r ực của hàm phức: th rr rn rn ψ = ψ 0 cos 2π ( vt − + ψ 0 isin 2π ( vt − ) ) λ λ rr r .n − 2πi ( vt − ) ψ = ψ 0e (X-2). λ 101Giáo trình Vật lý 2 ThS. Trương ThànhChú ý rằng do tiện ích của số phức mà ta dùng hàm sóng ψ nhưng hàm sóngthực chính là phần thực (x) của số phức này, nghĩa là trong ψ còn có sóng ảo. Đối với những hiện tượng khác như: hiện tượng quang điện, Compton,áp suất ánh sáng v.v..., ánh sáng biểu hiện rõ tính chất hạt. Việc giải thích cáchiện tượng này phải dựa trên cơ sở xem ánh sáng cấu tạo bởi những hạtphoton, mỗi hạt mang năng lượng E = hν và chuyển động với vận tốc bằng c.Theo thuyết tương đối, năng lượng E của photon bằng: E = mc 2 hvDo đó, khối lượng m của photon: m = , c2 E hvà động lượng của nó : p = mc = = λ c Như vậy: ánh sáng vừa có tính sóng, vừa có tính hạt. Ta nói rằng ánhsáng có lưỡng tính sóng hạt ...