Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 8)

Lưỡng tính sóng-hạt

Vào đầu thập niên 1920, bằng chứng rằng ánh sáng có các đặc tính vừa là sóng vừa là hạt đã được chấp nhận rộng rãi, nhưng câu hỏi vì sao chỉ riêng ánh sáng mới biểu hiện đặc tính nước đôi này vẫn là một bí ẩn. Năm 1924, nhà khoa học Pháp Louis-Victor de Broglie đề xuất một lí giải thuộc loại ấy, đó là các hạt như electron cũng biểu hiện các phương diện nước đôi. Ông đề xuất rằng có thể tính ‘bước sóng’ của một hạt bằng cách chia hằng số Planck cho động lượng của hạt (một tính chất ngày nay gọi là bước sóng de Broglie).

Thật vậy, hóa ra toàn bộ vật chất đều có một bước sóng gắn liền, và hình dạng sóng của nó (còn gọi là hàm sóng) tác dụng như một đường cong xác suất, với cực đại của sóng nằm ở chỗ hạt có khả năng được tìm thấy cao nhất. Động lượng càng lớn, thì bước sóng de Broglie càng ngắn, vì thế bộ mặt sóng chỉ đáng chú ý ở cấp độ nguyên tử và dưới nguyên tử. Trái lại, bước sóng de Broglie của một vận động Olympic chạy nước rút 100 m là một con số không thể phát hiện được, 10-37 m.

Lưỡng tính sóng-hạt

Nhiễu xạ electron

Bằng chứng trực tiếp cho ý tưởng của de Broglie về lưỡng tính sóng-hạt được cung cấp bởi Clinton Davisson và Lester Germer vào năm 1929. Thí nghiệm của họ cho bắn những chùm electron vào một tinh thể nickel tinh khiết. Do bước sóng de Broglie của electron nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, nên khe hẹp giữa các mặt phẳng nguyên tử của tinh thể có thể tác dụng như một cách tử nhiễu xạ. Davisson và Germer đã đo các vân giao thoa, tương tự như các vân tạo ra bởi sự nhiễu xạ ánh sáng, trong cường độ electron tới ở phía bên kia của tinh thể. Kết quả nhanh chóng được chứng thực độc lập trong một thí nghiệm tương tự của nhà khoa học Anh George Thomson.

Thực tế electron chịu sự nhiễu xạ không những chứng minh thuyết phục rằng chúng có các đặc tính giống sóng, mà còn tỏ ra có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. Bước sóng nhỏ xíu của electron cho phép chúng ta sử dụng chúng để khảo sát cấu trúc của vật chất ở những cấp độ sâu sắc hơn nhiều so với kính hiển vi quang học.

Nhiễu xạ electron

Vật lí Lượng tử Tốc hành | Gemma Lavender
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Thời gian là gì? (Phần 1)
15/11/2018
Trong phần này chúng ta tìm hiểu thời gian thuộc về cái bản chất (chưa biết) Chúng ta đã thấy những khái niệm cơ bản như
Lược sử các phương pháp đo thời gian (Phần 1)
15/11/2018
Bài của Helen Margollis đăng trên tạp chí Physics World, tháng 11/2018 Vào ngày 1 tháng Mười Một năm 2018, khi bài báo này được
Giải phẫu bóng đèn LED
14/11/2018
Ngay cả bóng đèn phổ biến cũng biểu hiện các bí ẩn khi chúng ta nhìn vào bên trong. Không giống các bóng đèn nóng sáng truyền
Tạm biệt Kepler, thiết bị săn hành tinh thành công nhất
14/11/2018
Bài của Daniel Cossins trên tạp chí New Scientist ngày 10/11/2018 Đã lâu rồi Kepler nhỉ, và cảm ơn vì mọi thế giới ngoại hành
21 bài học cho thế kỉ 21: Việc làm
14/11/2018
VIỆC LÀM Khi bạn trưởng thành, có thể bạn sẽ thất nghiệp Chúng ta chẳng biết thị trường lao động sẽ như thế nào vào
Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn – Stephen Hawking (Phần 11)
09/11/2018
Đầu năm 1982, tôi có viết một bài báo đề xuất rằng những khác biệt này phát sinh từ những thăng giáng lượng tử trong
Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn – Stephen Hawking (Phần 10)
09/11/2018
Thế nhưng nhiều nhà khoa học không hài lòng với việc vũ trụ có một khởi đầu, bởi dường như nó ẩn ý rằng vật lí học
Giải đáp nhanh những câu hỏi lớn – Stephen Hawking (Phần 9)
09/11/2018
Chương 2 Vũ trụ đã ra đời như thế nào? Hamlet từng nói, “Tôi có thể bị mắc kẹt trong một vỏ hạt, và tôi tự xem mình

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com