Lịch sử vật lí thế kỉ 20 - Phần 16

Các nguyên tử trong chất rắn

Trong khi nghiên cứu của Rutherford liên quan đến từng nguyên tử, thì vật chất cấu thành từ nhiều nguyên tử tương tác lẫn nhau. Tính chất của các hợp chất có thể rất khác với tính chất của các nguyên tử tham gia hình thành nên phân tử chất đó, và tính chất của cùng một chất ở trạng thái lỏng hoặc rắn rất khác với tính chất của nó ở trạng thái khí. Ngày nay, các nhà vật lí nói tới vật chất ngưng tụ để phân biệt các trạng thái rắn và lỏng, trong đó mỗi nguyên tử hay phân tử liên tục chịu ảnh hưởng của những láng giềng của nó, với chất khí, trong đó các nguyên tử hay phân tử chuyển động hầu như độc lập với nhau ngoại trừ khi chúng va chạm; nhưng trong phần lớn của thế kỉ 20, họ tập trung chú ý vào các chất rắn và chất lỏng. Như các chương sau sẽ làm sáng tỏ, nghiên cứu trong cái sau này gọi là vật lí chất rắn đã mang lại một số thành tựu công nghệ đáng kể.

Theo nghĩa rộng, sự khác biệt giữa chất rắn và chất lỏng là sự sắp xếp của các nguyên tử hay phân tử của nó. Đã lâu trước những năm 1910, điều đã rõ ràng đối với các nhà khoa học là đa số chất rắn hình thành nên những tinh thể. Đá quý và khoáng chất là những thí dụ nổi bật nhất, nhưng ngay cả muối thường và cát cũng có những cạnh sắc nhọn rõ ràng và có thể cắt (chẻ) theo những hướng nhất định dễ dàng hơn so với những hướng khác. Một số loại tinh thể khác đã được ghi nhận và mô tả theo hình dạng của mặt phẳng chia tách. Một số chất, thí dụ như thủy tinh, không có những hướng ưu tiên. Những chất này được gọi là vô định hình, nghĩa là “không có hình dạng”.

Điều thật hợp lí và tự nhiên là hãy giả sử hình trạng kết tinh của chất rắn phản ánh một khuôn mẫu đều đặn trong phương thức các nguyên tử hay phân tử của nó hợp lại với nhau và chất lỏng vô định hình thì không có tính đều đặn như thế. Cho nên các nhà vật lí bắt đầu tìm kiếm những công cụ cho phép họ khám phá sự sắp xếp bên trong các tinh thể. Họ cần cái gì đó nhạy với những thứ nhỏ cỡ khoảng cách giữa các nguyên tử trong chất rắn.

Cái gì đó ấy hóa ra là tia X. Năm 1912, nhà vật lí người Đức Max von Laue (1879–1960) chứng minh được rằng tinh thể sẽ làm nhiễu xạ, hay phân tán rộng ra, một chùm tia X. Khám phá của ông tương tự như khám phá vào năm 1801 của Thomas Young về sự giao thoa ánh sáng. Tia X đi đến chỗ được hiểu là sóng điện từ có bước sóng nhỏ cỡ kích thước của một nguyên tử. Dựa trên khám phá này, vị giáo sư vật lí người Anh William H. Bragg (1862–1942) và con trai của ông ta, William L. (Lawrence) Bragg (1890–1971) đã phát triển những kĩ thuật suy luận ra sự sắp xếp bên trong của các nguyên tử hay phân tử trong chất rắn kết tinh từ hình ảnh nhiễu xạ tia X thu được khi một chùm tia X đi qua chúng.

Các nhà vật lí nhanh chóng nhận ra tầm quan trọng của những khám phá này. Laue được trao giải Nobel Vật lí năm 1914, và cha con nhà Bragg thì vào năm sau đó.

Lịch sử vật lí thế kỉ 20 - Alfred B. Bortz
Bản dịch của TVVL
<< 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
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Sự hình thành các nguyên tố nặng nhất
23/01/2018
Quá trình bắt giữ neutron nhanh cần thiết để tạo ra nhiều nguyên tố nặng hơn sắt dường như xảy ra chủ yếu trong các vụ
Vũ trụ có nhiều gã khổng lồ hơn chúng ta nghĩ
18/01/2018
Vũ trụ có thể chứa nhiều sao khổng lồ hơn chúng ta vẫn nghĩ. Một bộ phận của Đám mây Magellan Lớn, một thiên hà láng
Nước chậm đông được làm lạnh đến nhiệt độ thấp kỉ lục
16/01/2018
Lần đầu tiên nhiệt độ của nước lỏng chậm đông được đo chính xác đến dưới –40°C. Các nhà nghiên cứu, đứng đầu
Ánh sáng có thật sự kết hợp trở lại sau khi truyền qua hai lăng kính hay không?
15/01/2018
TÓM TẮT. Chúng tôi trình bày một bố trí thí nghiệm đơn giản và rẻ tiền chứng minh rõ ràng các màu của ánh sáng trắng sau
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 4)
12/01/2018
Nhiệt động lực học và entropy Ngoài việc khám phá lực điện từ, nghiên cứu năng lượng ở dạng nhiệt còn đưa đến một
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 3)
12/01/2018
Lực điện từ Nếu ánh sáng thật sự là sóng, thì có vẻ hợp lí thôi nếu ta hỏi: chính xác thì cái gì đang dao động như
Năng lượng tối là gì?
10/01/2018
Trong phần này, đầu óc của bạn bùng nổ bởi vũ trụ đang dãn nở của chúng ta Có lẽ bạn đang choáng váng trước thực tế
Hiệu ứng Hall lượng tử 4D trong phòng thí nghiệm
10/01/2018
Tính chất của một vật liệu 4D giả thuyết đã được mô phỏng trong các thí nghiệm của hai đội vật lí quốc tế. Một đội

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