vật lý lượngtử - lchaovlhn.files.wordpress.com · vật lý hiệnđại ts. lê công...

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN

Nguyên tử

Vật lý hiện đại

TS. Lê Công Hảo

Vật lý lượng tử

2

MOÂ HÌNH VAÄT LYÙ

Hiện tượng

vật lý

Áp dụng lý thuyết cũ Tìm kiếm lý thuyết mới

Mở rộng lý thuyết

Xây dựng công cụ mới

để giải quyết vấn đề

MỘT LÝ THUYẾT MỚI

RA ĐỜI

3

VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ

Vaøo cuoái theá kyû 19 nhieàu söï kieän thöïc

nghieäm ñaõ khaúng ñònh tính chaát soùng cuûa aùnh

saùng. Nhöng cuõng chính trong thôøi gian ñoù ñaõ

xuaát hieän nhöõng tröôøng hôïp maø ngöôøi ta

khoâng theå giaûi thích ñöôïc neáu chæ döïa treân giaû

thuyeát soùng.

1. Böùc xaï cuûa vaät ñen tuyeät ñoái

2. Hieäu öùng quang ñieän

4

VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ

Max Planck:

ñaõ phaûi ñeà xuaát ra moät

giaû thuyeát môùi, maø sau

naøy ngöôøi ta coi noù laø

cô sôû cuûa lyù thuyeát

löôïng töû. Giaû thuyeát

naøy cho thaáy aùnh saùng

ngoaøi tính chaát soùng

coøn coù moät tính chaát

khaùc: tính chaát haït.

5

VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ

Chöông 1: Tính chaát haït cuûa aùnh saùng

Chöông 2: Löôõng tính soùng haït cuûa

vaät chaát

Chöông 3: Phöông trình Schroedinger

Chöông 4: Nguyeân töû

6

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa

VÑTÑ

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck

vaø thuyeát photon Einstein

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.5. Hieäu öùng Compton

Chöông 1: Tính chaát haït cuûa aùnh saùng

7

1.1.1. Böùc xaï

1.1.2. Böùc xaï nhieät

1.1.3. Phoå böùc xaï nhieät

1.1.4. Sự caân bằng nhieät

1.1.5. Heä soá haáp thuï ñôn saéc

1.1.6. Vaät ñen tuyeät ñoái

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

8

1.1.1. Böùc xaï

Böùc xaï laø hieän töôïng moät vaät theå naøo ñoù do

kích thích hoaëc cöôõng böùc phaùt ra caùc soùng

ñieän töø.

Quaù trình phaùt vaø lan truyeàn soùng ñieän töø laø

quaù trình lan truyeàn naêng löôïng.

Caùc vaät phaùt soùng ñieän töø phaûi chuyeån ñoåi moät

naêng löôïng naøo ñoù thaønh naêng löôïng soùng.

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

9

1.1.1. Böùc xaï

Coù nhieàu caùch laøm cho vaät theå phaùt soùng ñieän

töø :

Taùc duïng hoaù hoïc (phaûn öùng ñoát chaùy phoát

pho seõ phaùt saùng).

Taùc duïng nhieät ( daây toùc boùng neon chaùy

saùng).

Duøng naêng löôïng cuûa doøng ñieän ñeå phaùt soùng

ñieän töø

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

10

1.1.2. Böùc xaï nhieät

Thöïc nghieäm cho thaáy ôû nhieät ñoä thaáp caùc

vaät cuõng phaùt ra soùng ñieän töø.

Nguyeân nhaân: laø söï chuyeån ñoäng nhieät cuûa

caùc phaân töû beân trong vaät.

Vaäy böùc xaï nhieät laø soùng ñieän töø phaùt ra töø

caùc vaät theå bò kích thích bôûi taùc duïng nhieät.

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

11

1.1.3. Phoå böùc xaï nhieät

ÔÛ moät nhieät ñoä nhaát ñònh, vaät coù theå phaùt ra

nhieàu loaïi böùc xaï khaùc nhau, töông öùng vôùi

caùc böôùc soùng khaùc nhau.

Ngöôøi ta thöôøng quan taâm ñeán söï phaân boá

cuûa naêng löôïng phaùt ra theo böôùc soùng: xem

naêng löôïng phaùt ra öùng vôùi böôùc soùng naøo ñoù

laø baèng bao nhieâu.

Söï phaân boá naøy ñöôïc goïi laø phoå böùc xaï

nhieät.

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

12

1.1.4. Sự caân bằng nhieät

Xeùt moät ly nöôùc ñöôïc ñaët trong khoâng khí:

Nöôùc vaø khoâng khí luoân luoân coù söï trao ñoåi

naêng löôïng

Nöôùc noùng hôn khoâng khí, naêng löôïng do noù

phaùt ra lôùn hôn naêng löôïng noù thu vaøo, nöôùc

laïnh daàn ñi.

Traïng thaùi caân baèng nhieät, laø traïng thaùi ñaït

ñöôïc khi nhieät ñoä cuûa nöôùc caân baèng vôùi nhieät

ñoä khoâng khí .

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

13

1.1.4. Sự caân bằng nhieät

Trong traïng thaùi caân baèng nhieät, löôïng naêng

löôïng maø vaät haáp thuï vaø phaùt ra döôùi daïng

böùc xaï nhieät trong moät ñôn vò thôøi gian laø

baèng nhau.

Naêng löôïng do vaät phaùt ra baèng naêng löôïng

do noù thu vaøo, neân vaät naøo coù khaû naêng haáp

thuï caøng maïnh thì khaû naêng phaùt ra böùc xaï

cuõng maïnh

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

14

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

1.1.5. Heä soá haáp thuï ñôn saéc

Heä soá haáp thuï: ñoù laø tæ soá giöõa phaàn naêng löôïng haáp thuï

ñöôïc treân toång soá naêng löôïng ñeán ñaäp vaøo vaät.

Neáu ta chæ tính tæ soá naøy rieâng cho moät loaïi böùc xaï coù böôùc

soùng thì tæ soá ñoù ñöôïc goïi laø heä soá haáp thuï ñôn saéc vaø kyù

hieäu laø a().

a() phuï thuoäc vaøo böôùc soùng ñang xeùt, nhieät ñoä cuûa vaät,

vaät lieäu caáu taïo neân vaät cuõng nhö tính chaát cuûa beà maët vaät

(trôn hay nhaùm).

Caùc vaät coù maøu ñen haáp thuï vaø phaùt böùc xaï maïnh hôn caùc

vaät maøu traéng.

15

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

1.1.6. Vaät ñen tuyeät ñoái

Vaät ñen tuyeät ñoái (VÑTÑ) laø moät vaät lyù töôûng, coù

khaû naêng haáp thuï moïi böùc xaï ñieän töø chieáu vaøo

noù, nghóa laø noù coù heä soá haáp thuï ñôn saéc a() = 1

ñoái vôùi moïi böôùc soùng .

Khi ôû caân baèng nhieät, VÑTÑ laø vaät phaùt ra böùc xaï

maïnh nhaát.

Phoå böùc xaï nhieät cuûa VÑTÑ chæ phuï thuoäc vaøo

nhieät ñoä maø khoâng phuï thuoäc vaät lieäu laøm neân noù.

16

Xeùt maãu vaät ñen coù tính chaát ñaëc

tröng cuûa vaät ñen tuyeät ñoái:

Bình kín, roãng coù moät loã troáng

nhoû.

Phía trong thaønh bình coù phuû lôùp

moà hoùng ñen ñeå taêng naêng suaát

haáp thu taïi thaønh bình.

Moïi böùc xaï ñi qua loã hoång vaøo

bình haàu nhö ñeàu bò giöõ laïi trong

bình.

1.1. Böùc xaï nhieät cuûa vaät ñen

1.1.6. Vaät ñen tuyeät ñoái

17

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ

1.2.2. Ñònh luaät Stefan-Boltzmann

1.2.3. Ñònh luaät Wien

1.2.4. Söï khuûng hoaûng ôû vuøng töû ngoaïi

18

1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ

Naêng suaát phaùt xaï ñôn saéc:

Treân beà maët VÑTÑ, ôû nhieät ñoä T, laáy moät dieän tích dS (cm2).

Xeùt caùc soùng ñieän töø phaùt ra töø dieän tích ñoù vaø coù böôùc soùng

naèm trong ( , + d ) (m).

Naêng löôïng do caùc soùng ñieän naøy mang ñi trong 1s laø

dW(watt). Khi ñoù tæ soá :

RdW

dS dT ( ).

ñöôïc goïi laø naêng suaát phaùt xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ.

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

19

1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ

Tích soá RT().d (W.m

-2) laø naêng suaát phaùt böùc xaï

coù böôùc soùng (, +d ) trong moät ñôn vò dieän tích beà

maët vaät.

Tích phaân:

I T R dT( ) ( ).

0

laø naêng suaát phaùt xaï toaøn phaàn öùng vôùi nhieät ñoä T.

Noù cho bieát löôïng naêng löôïng phaùt ra töø moät ñôn vò

dieän tích beà maët vaät trong moät ñôn vò thôøi gian.

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

20

Thực nghiệm của Lummer vaø Pringsheim

0

10

20

30

40

50

60

701.0 2.0 3.0 4.0

Rayleigh-Jeans

1600K

m4

m3

m2

m1

1600K

1800K

2000K

2200K

böôùc soùng (m)naên

g s

uaát b

öùc x

aï ñ

ôn

saéc R

T(

) (

watts/cm

2

.m

)

Moãi nhieät ñoä, coù max

, ôû ñoù

vaät phaùt xaï maïnh nhaát, nhieät

ñoä caøng cao thì max

caøng

dòch veà phía soùng ngaén.

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

1.2.1. Naêng suaát böùc xaï ñôn saéc cuûa VÑTÑ

Khi T caøng cao, dieän tích

cuûa mieàn naèm döôùi ñöôøng

cong RT() caøng lôùn, nghóa

laø I(T) caøng lôùn.

21

Naêng suaát phaùt xaï toaøn phaàn

cuûa VÑTÑ ôû traïng thaùi caân baèng

nhieät öùng vôùi nhieät ñoä tuyeät ñoái T

tæ leä vôùi luõy thöøa baäc boán cuûa

nhieät ñoä:

I(T) = .T4

= 5,670.10-8

W.m-2

.K-4

: Haèng

soá Stefan-Boltzmann.

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

1.2.2. Ñònh luaät Stefan-Boltzmann

22

Khi nhieät ñoä thay ñoåi, böôùc

soùng max

öùng vôùi söï phaùt xaï

cöïc ñaïi cuõng thay ñoåi nhöng

tích soá cuûa nhieät ñoä tuyeät ñoái

T vaø max

töông öùng laø khoâng

ñoåi.

b = max

.T

b = 2,898.10-3

m.K : Haèng

soá Wien.

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

1.2.3. Ñònh luaät Wien

23

1.2.4. Söï khuûng hoaûng ôû vuøng töû ngoaïi

RT() = soá löôïng böùc xaï phaùt ra töø loã

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

E

4

2 cSoá löôïng böùc xaï phaùt ra töø loã

0

d d 1 1E ln( exp( E)dE) ln( ) kT

d d

Rc

kTT ( )

24

Công thức

Rayleigh – Jeans

24

1.2.4. Söï khuûng hoaûng ôû vuøng töû ngoaïi

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

Rc

kTT ( )

24

Công thức

Rayleigh – Jeans

RT() tæ leä nghòch vôùi luyõ thöøa

baäc 4 cuûa töùc laø RT() seõ

taêng raát nhanh khi giaûm.

Coâng thöùc naøy chæ phuø hôïp vôùi

thöïc nghieäm ôû vuøng böôùc soùng

daøi, coøn ôû vuøng böôùc soùng

nhoû, töùc laø vuøng soùng töû ngoaïi,

noù sai leäch raát nhieàu.

0

10

20

30

40

50

60

701.0 2.0 3.0 4.0

Rayleigh-Jeans

1600K

m4

m3

m2

m1

1600K

1800K

2000K

2200K

böôùc soùng (m)naên

g s

uaát b

öùc x

aï ñ

ôn

saéc R

T(

) (

watts/cm

2

.m

)

25

1.2.4. Söï khuûng hoaûng ôû vuøng töû ngoaïi

T 4

0 0

1I T R .d 2 ckT

1.2. Caùc ñònh luaät phaùt xaï cuûa VÑTÑ

Naêng suaát phaùt xaï toaøn phaàn cuûa moät vaät ôû moät nhieät T nhaát ñònh

baèng voâ cuøng. Ñieàu naøy khoâng ñuùng. Vì vaät lyù coå ñieån quan nieäm

vaät chaát haáp thuï hay phaùt xaï naêng löôïng böùc xaï moät caùch lieân tuïc.

Beá taéc naøy ñaõ toàn taïi trong moät thôøi gian daøi cuoái theá kyû 19 vaø

ñöôïc goïi laø söï khuûng hoaûng ôû vuøng töû ngoaïi.

Ñeå giaûi quyeát nhöõng beá taéc treân, Planck ñaõ phuû nhaän quan ñieåm

treân cuûa vaät lyù coå ñieån vaø ñeà ra moät lyù thuyeát môùi goïi laø

Thuyeát löôïng töû naêng löôïng.

26

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

1.3.1. Thuyeát löôïng töû naêng löôïng Planck

1.3.2. Coâng thöùc Planck

1.3.3. Thuyeát photon cuûa Einstein

1.3.4. Ñoäng löïc hoïc photon

27

1.3.1. Thuyeát löôïng töû naêng löôïng Planck

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

Caùc nguyeân töû, phaân töû phaùt xaï hay haáp thuï naêng löôïng

cuûa böùc xaï ñieän töø moät caùch giaùn ñoaïn, nghóa laø phaàn

naêng löôïng phaùt xaï hay haáp thuï luoân laø boäi soá nguyeân

cuûa moät löôïng naêng löôïng nhoû xaùc ñònh goïi laø löôïng töû

naêng löôïng.

h: haèng soá Planck

h = 6,626.10-34

J.s = 4,14.10-15

eV.s

= c/

Moät löôïng töû naêng löôïng: = h = hc/

28

1.3.2. Coâng thöùc Planck

n

n

n

nn

kTE

kTEE

E

)/exp(

)/exp(

E

hc

e

hc

kT

1

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

Rc

hc

e

T hc

kT

( )

2

1

4

Coâng thöùc Planck.

Rc

kTT ( )

24

E = kT

29

1.3.2. Coâng thöùc Planck

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

Coâng thöùc Planck cho pheùp ta veõ ñöôïc ñöôøng ñaëc tröng

phoå böùc xaï cuûa vaät ñen tuyeät ñoái phuø hôïp vôùi keát quaû

thöïc nghieäm ôû moïi vuøng nhieät ñoä vaø moïi vuøng böôùc soùng

khaùc nhau.

>> 1 hc/ << kT ehc/kT

– 1 hc/kT

Coâng thöùc Planck Coâng thöùc Rayleigh – Jeans.

Rc

hc

e

T hc

kT

( )

2

1

4 Rc

kTT ( )

24

30

1.3.3. Thuyeát photon cuûa Einstein

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

Naêm 1905, Einstein döïa treân thuyeát löôïng töû

naêng löôïng cuûa Planck ñaõ ñöa ra thuyeát löôïng tửaùnh saùng hay thuyeát photon.

Thuyeát löôïng töû cuûa Planck ñaõ neâu leân quan ñieåm

hieän ñaïi veà naêng löôïng, naêng löôïng bò löôïng töû

hoùa. Nhöng thuyeát naøy chöa neâu leân ñöôïc baûn

chaát giaùn ñoaïn cuûa böùc xaï ñieän töø.

31

1.3.3. Thuyeát photon cuûa Einstein

Noäi dung thuyeát phoâtoân cuûa Einstein:

Böùc xaï ñieän töø goàm voâ soá nhöõng haït raát nhoû goïi laø löôïng töû

aùnh saùng hay caùc phoâtoân.

Vôùi moãi böùc xaï ñieän töø ñôn saéc nhaát ñònh, caùc phoâtoân ñeàu

gioáng nhau vaø mang moät naêng löôïng baèng = h = hc/.

Trong moïi moâi tröôøng vaø caû chaân khoâng, caùc phoâtoân ñöôïc

truyeàn ñi vôùi cuøng vaän toác c = 3.108

m/s.

Khi moät vaät phaùt xaï hay haáp thuï böùc xaï ñieän töø coù nghóa laø

vaät ñoù phaùt xaï hay haáp thuï caùc photon.

Cöôøng ñoä cuûa chuøm böùc xaï tæ leä vôùi soá phoâtoân phaùt ra töø

nguoàn trong moät ñôn vò thôøi gian.

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

32

Naêng löôïng cuûa phoâtoân:

2 2

h hm

cc c

Khoái löôïng cuûa photon:

Theo thuyeát töông ñoái:

0

2

2

mm

v1

c

2

0 2

vm m 1

c

Naêng löôïng toaøn phaàn cuûa moät haït coù khoái löôïng nghæ mo

chuyeån ñoäng vôùi vaän toác v:

Em c

v

c

o

2

2

21

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

1.3.4. Ñoäng löïc hoïc photon

= h

33

1.3. Thuyeát löôïng töû Planck & Thuyeát photon Einstein

1.3.4. Ñoäng löïc hoïc photon

Khi photon

chuyeån ñoäng vôùi

vaän toác v = c

Em c

v

c

o

2

2

21

Töû soá cuõng phaûi = 0

hay khoái löôïng nghæ

cuûa photon mo

= 0

p = E/c = h/c = h/Thay

mo

= 0E

2= c

2p

2+ (m

oc

2)

2

Động löôïng cuûa photon

34

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.1. Thí nghieäm Herzt

1.4.2. Giaûi thích hieäu öùng quang

ñieän treân cô sôû thuyeát photon

aùnh saùng

35

V > 0

Khi khoâng coù aùnh saùng chieáu

vaøo, trong maïch khoâng coù

doøng ñieän.

Khi chieáu aùnh saùng coù taàn

soá thích hôïp vaøo quang catod

thì trong maïch xuaát hieän doøng

ñieän.

Doøng ñieän naøy ñöôïc goïi laø

doøng quang điện

1.4.1. Thí nghieäm

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

36

Đo söï bieán thieân cuûa cöôøng

ñoä doøng quang ñieän theo

hieäu ñieän theá V, ta ñöôïc

ñöôøng cong a.

1.4.1. Thí nghieäm

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

Taêng gaáp ñoâi cöôøng ñoä aùnh

saùng vaø laëp laïi thí nghieäm.

Ta ñöôïc ñöôøng cong b.

V thay ñoåi

37

Khi V taêng thì I taêng.

Neáu tieáp tuïc taêng V thì I= I0

khoâng ñoåi

goïi laø doøng baõo hoøa

V > 0 => keùo electron phaùt ra töø quang

catod veà cöïc goùp => V caøng lôùn thì

electron tuï taäp ôû cöïc goùp caøng nhieàu vaø

doøng quang ñieän caøng lôùn.

Khi moïi quang electron phaùt ra ñeàu tuï

taäp veà cöïc goùp thì duø coù taêng V doøng ñieän

cuõng khoâng theå taêng theâm ñöôïc nöõa. Khi

ñoù ta coù doøng baõo hoøa.

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.1. Thí nghieäm

Nhận xeùt

Cöôøng ñoä doøng baõo hoøa tæ leä soá quang electron phaùt ra

38

Khi cöôøng ñoä aùnh saùng taêng gaáp ñoâi

thì I0,b

= 2I0,a

I0

tæ leä cöôøng ñoä aùnh saùng tôùi hay soá

quang electron phaùt ra tæ leä cöôøng ñoä aùnh

saùng tôùi.

V=0 vaãn coù doøng ñieän.

V = Vo

thì doøng quang ñieän môùi trieät

tieâu. Vo

ñöôïc goïi laø theá haõm.

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.1. Thí nghieäm

Nhận xeùt

Giaù trò V = Vo

öùng vôùi khi caùc electron coù ñoäng naêng ban ñaàu lôùn

nhaát Kmax

vöøa ñuùng bò haõm bôûi ñieän tröôøng.

39

Tính Kmax

töø V0

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.1. Thí nghieäm

Naêng löôïng ñaàu:

Ñoäng naêng: Kmax

Theá naêng: Wt= -e

B= 0

(Choïn B

= 0).

Naêng löôïng sau

Ñoäng naêng: Kmax

=0.

Theá naêng: Wt= -e(-V

0) = eV

0

(Choïn ñieän theá A

= -V0)

Ñoäng naêng ban ñaàu cöïc ñaïi

cuûa electron Kmax

khoâng phuï

thuoäc cöôøng ñoä aùnh saùng tôùi.

Kmax

~ Vo

hay theá haõm V0

khoâng phuï thuoäc cöôøng ñoä

aùnh saùng tôùi.

Kmax

+ 0 = 0 + eVo

Kmax

= eVo

40

Ñoäng naêng ban ñaàu cöïc ñaïi

cuûa electron Kmax

laø moät haøm

tuyeán tính cuûa taàn soá aùnh saùng.

Khi V0=0 thì coù

0goïi laø taàn

soá ngöôõng.

Khi aùnh saùng ñeán coù taàn soá

nhoû hôn taàn soá ngöôõng, hieäu öùng

quang ñieän khoâng xaûy ra.

Böôùc soùng 0 =c/

0 goïi laø

ngöôõng quang ñieän cuûa kim loaïi

0 1 2 3 4 5 6

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

Th

eá h

aõm

V 0

(V

olts)

Ta àn so á (1015

H z)

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.1. Thí nghieäm

41

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.2. Giaûi thích hieäu öùng quang điện

Kmax

= h - Wo.

Theo thuyeát aùnh saùng,

ñoäng naêng moat

electron bò böùt khoûi beà

maët kim loaïi

K = h - Wh: naêng löôïng photon

W : coâng thoaùt

Electron coù coâng thoaùt

beù nhaát Wo

seõ coù ñoäng

naêng lôùn nhaát

42

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.2. Giaûi thích hieäu öùng quang điện

Vaán ñeà cöôøng ñoä

Cöôøng ñoä aùnh saùng taêng 2 laàn

Soá photon taêng 2 laàn

Soá quang electron vaø I0

taêng 2 laàn

Nhöng khi ñoù naêng löôïng cuûa moãi photon khoâng taêng, do ñoù

ñoäng naêng maø caùc electron thu ñöôïc khoâng phuï thuoäc vaøo

cöôøng ñoä aùnh saùng.

43

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.2. Giaûi thích hieäu öùng quang điện

Kmax

= h - Wo.

Vaán ñeà taàn soá

Cho Kmax

= 0

Wo = ho

= hc/ 0

Neáu cho < o

thì caùc

electron khoâng theå

thoaùt khoûi beà maët kim

loaïi. Ñieàu ñoù giaûi thích

söï toàn taïi cuûa taàn soá

ngöôõng o

Khi ñoù caùc electron haáp thuï vöøa

ñuùng moät naêng löôïng ñuû ñeå thoaùt

khoûi beà maët kim loaïi maø khoâng

coù ñoäng naêng ban ñaàu.

44

1.4. Hieäu öùng quang ñieän

1.4.2. Giaûi thích hieäu öùng quang ñieän

Do naêng löôïng cuûa aùnh saùng ñöôïc

taäp trung thaønh töøng chuøm nhoû, neân

khi haáp thuï moät photon coù naêng löôïng

lôùn hôn coâng thoaùt, electron coù khaû

naêng baät ra töùc thì khoûi maët kim loaïi.

Vaán ñeà thôøi gian

45

1.5. Hieäu öùng Compton

1.5.1. Thí nghieäm Compton

1.5.2. Giaûi thích cuûa Compton

46

Moät chuøm tia X ñôn saéc taùn xaï treân moät bia baèng carbon.

1.5. Hieäu öùng Compton

1.5.1. Thí nghieäm Compton

Bia carbon

Nguồn tia X

Tinh thể quay

Buồng ion hóa

47

Soùng tôùi:

Soùng taùn xaï: '.

Hieäu soá ñöôïc goïi laø dòch

chuyeån Compton.

khoâng phuï thuoäc vaøo loaïi

vaät lieäu laøm taùn xaï maø chæ phuï

thuoäc vaøo goùc taùn xaï .

1.5. Hieäu öùng Compton

1.5.1. Thí nghieäm Compton

48

Giaû thieát raèng tia X goàm caùc doøng haït photon coù

naêng löôïng vaø xung löôïng xaùc ñònh.

Söï taùn xaï cuûa tia X trong bia laø söï va chaïm ñaøn hoài

giöõa hai haït laø photon vaø electron, caùc electron ban

ñaàu ñöùng yeân vaø gaàn nhö hoaøn toaøn töï do.

Sau va chaïm, photon bò leäch höôùng vaø maát moät

phaàn naêng löôïng => bò giaûm thaønh ', töông öùng vôùi

böôùc soùng '.

1.5. Hieäu öùng Compton

1.5.2. Giaûi thích cuûa Compton

49

1.5. Hieäu öùng Compton

1.5.2. Giaûi thích cuûa Compton

)cos1(cm

h'

e

c = h/mec = 0,0243 A0 = 2,43.10-12 (m)

50

1.5. Hieäu öùng Compton

Söï dòch chuyeån

Compton chæ

phuï thuoäc vaøo

goùc taùn xaï vaø

khoâng phuï thuoäc

böôùc soùng tôùi.

51

Keát luaän

Ứng vôùi aùnh saùng vuøng hoàng ngoaïi (böùc xaï cuûa

VÑTÑ), töû ngoaïi (hieäu öùng quang ñieän) vaø vuøng tia X

(hieäu öùng Compton) cho thaáy aùnh saùng ñeàu theå hieän

baûn chaát haït.

Nhöng aùnh saùng cuõng theå hieän tính chaát soùng qua caùc

hieän töôïng giao thoa, nhieãu xaï. Nhö vaäy coù theå noùi aùnh

saùng vöøa coù tính chaát soùng,vöøa coù tính chaát haït.

Tính chaát haït cuûa aùnh saùng theå hieän caøng roõ khi böôùc

soùng cuûa noù caøng beù. Khi ñoù hieän töôïng nhieãu xaï caøng

khoù quan saùt vaø ñònh luaät truyeàn thaúng cuûa aùnh saùng

caøng ñuùng.

52

VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ

53

VAÄT LYÙ LÖÔÏNG TÖÛ