Đề Xuất 2/2023 # Cơ Học Lượng Tử &Amp; Vật Lý Nguyên Tử – Vật Lý Mô Phỏng # Top 6 Like | Maytinhlongthanh.com

Đề Xuất 2/2023 # Cơ Học Lượng Tử &Amp; Vật Lý Nguyên Tử – Vật Lý Mô Phỏng # Top 6 Like

Cập nhật nội dung chi tiết về Cơ Học Lượng Tử &Amp; Vật Lý Nguyên Tử – Vật Lý Mô Phỏng mới nhất trên website Maytinhlongthanh.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.

Chương 1:

Những tính chất lượng tử của bức xạ điện từ

textS 1.1

 Hiệu ứng quang điện 

textS 1.2

 Hiệu ứng Compton

textS 1.3

 Quang phổ vạch

Chương 2:

Mẫu nguyên tử cổ điển

Năm 1911, Rutherford cùng hai trợ lý Geiger và Marsden đã tiến hành thí nghiệm tán xạ tia alpha trên nguyên tử vàng. Sơ đồ nguyên lý của thí nghiệm mô tả trên hình 1, với chùm tia alpha phát ra từ phân rã phóng xạ, bắn vào lá vàng mỏng. Mỗi hạt alpha có điện tích bằng +2e và khối lượng bằng 4 đvC. Thí nghiệm cho thấy, hạt alpha bị lệch những góc đáng kể khi đi xuyên qua lá vàng. Đặc biệt, có tỉ lệ khoảng 1/8000 số hạt alpha bị lệch những góc lớn hơn 90 độ.

… đọc tiếp

textS 2.2

 Mẫu nguyên tử Bohr

Chương bổ sung:

Hình học của số phức

Có lẽ trong chúng ta, khi đọc bài này, hầu như ai cũng từng học qua số phức. Và cũng có lẽ số phức phần nào để lại những bí ẩn khó hiểu. Bài viết này ra đời với mong muốn góp phần làm sáng tỏ vấn đề số phức, giúp sinh viên các ngành kĩ thuật vận dụng tốt hơn, thấu hiểu hơn về bản chất của các biểu diễn phức.

j

– “đơn vị ảo”

Số phức theo định nghĩa thông thường được biểu diễn dưới dạng z = a+jb gồm hai thành phần: phần thực a và phần ảo b. “Phức” ở đây có nghĩa là sự pha trộn giữa “thực” và “ảo”. j được gọi là “đơn vị ảo” và có tính chất vô cùng độc đáo:

j^2 = -1.

… đọc tiếp

Chương 3:

Lưỡng tính sóng hạt

Sóng là quá trình lan truyền xung động. Một sóng phẳng lan truyền theo chiều dương của trục x và không suy giảm theo thời gian có dạng:

psi(x,t)=psi(x-vt),tag{1}

trong đó v – tốc độ truyền sóng. Tại thời điểm t=0, sóng có dạng hàm psi=psi(x,0). Khi thời gian trôi qua, tại thời điểm t sau mốc t=0 hàm sóng vẫn giữ nguyên hình dạng psi(x,0), nhưng bị kéo sang phải một đoạn đường bằng vt, trở thành dạng (1).

… đọc tiếp

Vào năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie (phát âm ) đã đưa ra một giả thuyết về lưỡng tính sóng hạt. Từ suy nghĩ cho rằng các lượng tử ánh sáng, hay photon, vừa mang tính chất sóng, vừa mang tính chất hạt, de Broglie cho rằng các hạt thông thường cũng mang tính chất sóng.

Theo lý thuyết de Broglie, một chùm các hạt tự do, chuyển động cùng hướng với cùng một vận tốc sẽ hoàn toàn tương đương với một sóng hình sin:

psi(x,t)=Ce^{i(kx-omega t)},

với số sóng k và tần số omega có mối liên hệ trực tiếp với xung lượng và năng lượng:

k=frac{p}{hbar},qquadomega=frac{E}{hbar},

… đọc tiếp

Sự xác định và bất định của sóng de-Broglie

Trong mục textS 3.2 ta đã đề cập đến sóng de-Broglie, sóng phẳng hình sin đại diện cho chùm hạt tự do:

psi_p(x,t)=Ce^{i(frac{p}{hbar}x-frac{E}{hbar}t)}.

Chùm hạt tự do có các hạt chuyển động cùng hướng, cùng vận tốc. Một mặt, tất cả các hạt đều có chung một vector xung lượng p, có hướng trùng với hướng truyền sóng de-Broglie. Ta nói rằng chùm hạt tự do có chung một giá trị xung lượng duy nhất.

… đọc tiếp

Trong cơ học lượng tử, trạng thái của hạt được miêu tả qua hàm sóng psi(x,t) luôn biến chuyển theo thời gian. Để tiên đoán trạng thái tương lai, ta cũng cần một phương trình cơ bản, tương tự như phương trình Newton trong cơ học cổ điển.

Trong trường hợp tổng quát khi hạt chuyển động trong trường thế U(x):

ihbarfrac{partial}{partial t}psi(x,t)=left(-frac{hbar^2}{2m}frac{partial^2}{partial x^2}+U(x)right)psi(x,t).tag{1}

Vế trái của phương trình (1) chứa đạo hàm của trạng thái theo thời gian, có nghĩa rằng, từ trạng thái psi(x,t) của hiện tại có thể dự đoán trạng thái tại mọi thời điểm sau đó thông qua việc giải phương trình vi phân.

Phương trình (1) do Schrodinger đề xuất vào năm 1926, đóng vai trò chủ đạo trong cơ học lượng tử. Tuy vừa được suy ra theo logic từ tính chất mặc nhiên của sóng de-Broglie, nhưng phương trình Schrodinger được xem như một tiên đề, không chứng minh, xem như đúng với mọi loại hàm sóng psi(x,t). Thực nghiệm đã thừa nhận tính đúng đắn của phương trình Schrodinger trong cơ học lượng tử.

… đọc tiếp

… đọc tiếp

Từ bài textS 3.2 về sự tương tác của sóng de-Broglie với rào thế bậc thang, có thể hiểu rằng đó là tương tác giữa một chùm hạt đồng nhất lên rào thế. Để hiểu rõ ý nghĩa của tương tác này, ta sẽ đi xây dựng mô hình bó sóng với rào thế bậc thang, đặc trưng cho một hạt lao về phía rào thế.

Hãy khảo sát một bó sóng hình chuông, đặc trưng cho một hạt đang chuyển động với năng lượng E và xung lượng p=sqrt{2mE}. Tại thời điểm ban đầu t=0 sóng có dạng hàm:

psi(x,0)=Ae^{-x^2/4sigma_x^2}e^{i(frac{p}{hbar}x-frac{E}{hbar}0)}.tag{1}

Hàm sóng (1) được diễn tả như hình 1, với độ bất định vị trí sigma_x=10,mathrm{A}. Mật độ của hạt lúc t=0

psi(x,0)^*psi(x,0)=Ae^{-x^2/2sigma_x^2}tag{2}

có dạng của phân bố Gauss với độ lệch chuẩn bằng sigma_x, diễn tả qua đường màu cam trên hình 1. Như vậy, hàm sóng (1) diễn tả một “đám mây” hạt mà có đến 70,% khối lượng của nó hội tụ quanh vị trí x=x_0 trong vòng bán kính sigma_x.

… đọc tiếp

Chương 4:

Trạng thái dừng và sự lượng tử hoá

Trong bài “Sóng de-Broglie với rào thế bậc thang” chúng ta đã đi đến kết luận, rằng khi năng lượng E thấp hơn chiều cao của rào thế sóng sẽ bị phản xạ toàn phần. Khi ấy sóng phản xạ sẽ giao thoa với sóng tới và hình thành sóng dừng. Câu hỏi đặt ra: chuyện gì xảy ra nếu ta đặt vào bên trái cũng một rào thế như trước, đối xứng và tạo nên một hố thế? Có thể hình dung trước cảnh tượng như sau. Thoạt tiên sóng sẽ phản xạ toàn phần trên rào thế bên phải, sóng tới bị dội ngược trên rào thế và trở thành sóng phản xạ. Tiếp theo sóng phản xạ di chuyển về bên trái với tư cách như một sóng tới, bắt gặp rào thế bên trái và cũng phản xạ toàn phần một lần nữa, hất ngược toàn bộ sóng về phía bên phải. Cứ như thế, sóng de-Broglie phản xạ qua về lặp đi lặp lại không ngừng nghỉ.

… đọc tiếp

Trong bài “Sự hình thành trạng thái dừng“, ta đã đi đến kết luận rằng, chỉ khi năng lượng có giá trị cụ thể ở một vài mức nhất định, rời rạc, sóng trong hố thế mới ổn định và đạt đến trạng thái dừng. Khi ấy, tại mỗi điểm trong không gian, sóng chỉ dao động tại chỗ, không di chuyển. Hàm sóng đặc trưng cho trạng thái phải có dạng:

psi_E(x,t)=Psi(x)e^{-i(E/hbar)t}.

Chỉ số E kí hiệu ở đây ý nói rằng psi_E(x,t) là hàm tương ứng với trạng thái dừng, có mức năng lượng E xác định. Hàm Psi(x) chỉ phụ thuộc vào toạ độ, không phụ thuộc vào thời gian. Nó chỉ ra biên độ dao động của hàm sóng tại mỗi điểm trong không gian. Tại mỗi vị trí x, sóng dao động tại chỗ với biên độ Psi(x) và tần số omega=E/hbar. Bản thân hàm Psi(x) được gọi là hàm biên độ. Trong nhiều tài liệu khác, Psi(x) cũng được gọi một cách chưa chính xác là hàm sóng, bởi vì psi_E(x,t)=Psi(x)e^{-i(E/hbar)t} với sự vận động theo thời gian mới thực sự là sóng.

Một trong những bài toán cơ bản của cơ học lượng tử là đi tìm dạng của hàm biên độ Psi(x).

… đọc tiếp

Bài viết này sẽ bàn đến một phương pháp khác giải phương trình Schrodinger:

Psi”(x)=-kleft[E-U(x)right]Psi(x),

với k=dfrac{2m}{hbar^2}. U(x) là hàm thế năng có phương trình phụ thuộc vào hình dạng của hố thế. Khác với phương pháp cũ, ở đây ta cũng dùng phép “bắn tên”, nhưng bắn đồng thời từ hai hướng khác nhau. Ý tưởng mô tả như hình 1.

… đọc tiếp

Áp dụng phương pháp giải phương trình dừng Schrodinger, ta đã có thể xây dựng phổ các mức năng lượng cũng như dạng sóng phù hợp cho mỗi mức năng lượng ấy dành cho dạng hố thế bất kì. Hố thế vuông là trường hợp đơn giản nhất trong số đó.

Tại mỗi điểm trong không gian, sóng chỉ dao động tại chỗ, không di chuyển. Năng lượng của hạt càng lớn sẽ dẫn đến xung lượng càng lớn. Xung lượng càng lớn sẽ dẫn đến bước sóng càng bé đi. Như vậy chỉ có một vài giá trị của năng lượng đảm bảo được rằng, kích thước của sóng “vừa vặn” với hố thế.

… đọc tiếp

Trong thế giới lượng tử ở tầm cỡ kích thước nguyên tử, vi hạt không xác định là một chất điểm dao động qua về quanh hố thế, mà loang ra thành đám mây orbitan. Sóng của đám mây này vận động tuân theo phương trình dừng Schrodinger:

Psi”(x)=-kleft[E-U(x)right]Psi(x),

với thế năng U(x) có dạng bậc hai:

U(x)=frac{1}{2}kx^2.

Sử dụng các phương pháp giải phương trình dừng Schrodinger với sự trợ giúp của máy tính, ta hoàn toàn có thể tìm ra được phổ năng lượng (rời rạc) mà tại những mức năng lượng ấy, sóng đạt trạng thái dừng. Hình 1 miêu tả một trong số những trạng thái dừng ấy.

… đọc tiếp

Để biết được sự vận động của bó sóng theo thời gian, ta cần phân tích bó sóng thành sự chồng chập của các trạng thái dừng:

psi(x,0)=sum_n{C_nPsi_n(x)},

với Psi_n(x) là nghiệm bậc n của phương trình Schrodinger:

Psi”(x)=-frac{2m}{hbar^2}left[E-U(x)right]Psi(x).

… đọc tiếp

Chương 5:

Thiết bị đo và toán tử

Trong cơ học lượng tử, trạng thái của hệ vi hạt hoàn toàn được miêu tả qua hàm sóng. Nếu muốn xác định xem xung lượng của sóng-hạt có giá trị bằng bao nhiêu, ta cần dùng cách tử nhiễu xạ tinh thể như thí nghiệm Davisson-Germer hình 1.

… đọc tiếp

Máy phân tích quang phổ là thiết bị giúp phân tích quang phổ của chùm sáng phát ra từ một khối vật chất nào đó. Vì mỗi loại nguyên tử và phân tử đều bức xạ những tia có hệ bước sóng đặc trưng, nên qua đánh giá quang phổ, ta có thể thu được thông tin về thành phần nguyên tử và phân tử cấu thành nên khối vật chất đó.

Nguồn gốc của quang phổ hình thành do sự dịch chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng cao xuống trạng thái dừng có mức năng lượng thấp.

… đọc tiếp

Khái niệm về sự xác định của một đại lượng vật lý nghe có vẻ rất khác với cơ học cổ điển. Trong cơ học cổ điển, mọi đại lượng vật lý đều có giá trị xác định của nó. Nhưng với cơ học lượng tử, khi năng lượng xác định thì sóng phải là tổ hợp của nhiều de-Broglie với xung lượng khác nhau.

Nếu trạng thái của hạt trùng với một trong số những sóng de-Broglie:

psi(x,t)=psi_{p_n}(x,t),

hạt sẽ có xung lượng hoàn toàn xác định, đúng bằng p_n.

Nếu trạng thái của hạt trùng với một trong số những trạng thái dừng:

psi(x,t)=psi_{E_n}(x,t),

hạt sẽ có năng lượng hoàn toàn xác định, đúng bằng E_n.

Nhìn chung psi_{p_n}(x,t) và psi_{E_n}(x,t) là hai hàm sóng khác nhau. Hàm sóng de-Broglie psi_{p_n}(x,t) có dạng sin, còn hàm trạng thái dừng psi_{E_n}(x,t) lại có hình dạng đặc biệt, tuỳ vào hố thế. Do vậy nhìn chung, xung lượng và năng lượng của một hạt không thể có giá trị xác định đồng thời.

… đọc tiếp

Toán tử xung lượng hat{p}=-ihbardfrac{partial}{partial x} là hệ quả của lý thuyết de-Broglie về lưỡng tính sóng hạt, gắn liền với sóng de-Broglie. Toán tử động năng hat{T}=-dfrac{hbar}{2m}dfrac{partial^2}{partial x^2}là hệ quả của phương trình Schrodinger. Giữa hai toán tử này lại có mối liên hệ:

hat{T}=frac{hat{p}^2}{2m},

có hình ảnh rất tương tự với mối quan hệ cổ điển:

T=frac{p^2}{2m}.

Điều đó khiến các nhà vật lý nghĩ đến sự mở rộng cho việc định nghĩa các đại lượng mới. Moment động lượng cũng nằm trong số đó.

… đọc tiếp

Chương 6:

Lượng tử hoá trong nguyên tử

Hidro là loại nguyên tử có cấu trúc đơn giản nhất trong tất cả các nguyên tố: chỉ một electron bao quanh hạt nhân cấu thành từ một proton. Hạt nhân proton này tạo ra xung quanh nó một điện trường, có xu hướng hút electron vào gần nó. Electron lúc này không còn chuyển động tự do, mà rơi vào hố thế của trường tĩnh điện Coulomb:

U(r)=-frac{k_ee^2}{r},qquad k_e=frac{1}{4pivarepsilon_0}.

Phương trình Schrodinger trong trường hợp đối xứng cầu:

-frac{hbar^2}{2m}frac{1}{r^2}frac{partial}{partial r}left(r^2frac{partial}{partial r}right)R(r)+U(r)R(r)=ER(r).

… đọc tiếp

Trong mục “Nguyên tử hidro trường hợp đối xứng cầu” ta đã phân tích các trạng thái dừng của nguyên tử hidro mà không xét đến sự quay của đám mây electron. Nói cách khác, ta đã khảo sát nghiêm túc nguyên tử hidro, nhưng chỉ với trường hợp moment quay bằng không. Giờ đây vấn đề nguyên tử hidro cần nhìn nhận lại một cách tổng quát hơn, khi tìm các trạng thái dừng có mức năng lượng xác định của electron trong nguyên tử hidro có tính đến cả sự quay. Các trạng thái dừng này tương ứng với những sóng dừng Psi(x,y,z), thoả mãn phương trình Schrodinger:

-frac{hbar^2}{2m}left(frac{partial^2}{partial x^2}+frac{partial^2}{partial y^2}+frac{partial^2}{partial z^2}right)psi(x,y,z,t)+U(r)psi(x,y,z,t)=Epsi(x,y,z,t),

… đọc tiếp

Cơ Học Lượng Tử &Amp; Vật Lý Nguyên Tử

Chương 1: Những tính chất lượng tửcủa bức xạ điện từ

textS 1.1 Hiệu ứng quang điện

textS 1.2 Hiệu ứng Compton

textS 1.3 Quang phổ vạch

Chương 2: Mẫu nguyên tử cổ điển

Năm 1911, Rutherford cùng hai trợ lý Geiger và Marsden đã tiến hành thí nghiệm tán xạ tia alpha trên nguyên tử vàng. Sơ đồ nguyên lý của thí nghiệm mô tả trên hình 1, với chùm tia alpha phát ra từ phân rã phóng xạ, bắn vào lá vàng mỏng. Mỗi hạt alpha có điện tích bằng +2e và khối lượng bằng 4 đvC. Thí nghiệm cho thấy, hạt alpha bị lệch những góc đáng kể khi đi xuyên qua lá vàng. Đặc biệt, có tỉ lệ khoảng 1/8000 số hạt alpha bị lệch những góc lớn hơn 90 độ.

textS 2.2 Mẫu nguyên tử Bohr

Có lẽ trong chúng ta, khi đọc bài này, hầu như ai cũng từng học qua số phức. Và cũng có lẽ số phức phần nào để lại những bí ẩn khó hiểu. Bài viết này ra đời với mong muốn góp phần làm sáng tỏ vấn đề số phức, giúp sinh viên các ngành kĩ thuật vận dụng tốt hơn, thấu hiểu hơn về bản chất của các biểu diễn phức.

j – “đơn vị ảo”

Số phức theo định nghĩa thông thường được biểu diễn dưới dạng z = a+jb gồm hai thành phần: phần thực a và phần ảo b. “Phức” ở đây có nghĩa là sự pha trộn giữa “thực” và “ảo”. j được gọi là và có tính chất vô cùng độc đáo:

Chương 3: Lưỡng tính sóng hạt

Sóng là quá trình lan truyền xung động. Một sóng phẳng lan truyền theo chiều dương của trục x và không suy giảm theo thời gian có dạng:

psi(x,t)=psi(x-vt),tag{1}

trong đó v – tốc độ truyền sóng. Tại thời điểm t=0, sóng có dạng hàm psi=psi(x,0). Khi thời gian trôi qua, tại thời điểm t sau mốc t=0 hàm sóng vẫn giữ nguyên hình dạng psi(x,0), nhưng bị kéo sang phải một đoạn đường bằng vt, trở thành dạng (1).

Vào năm 1924, nhà vật lý người Pháp Louis de Broglie (phát âm ) đã đưa ra một giả thuyết về lưỡng tính sóng hạt. Từ suy nghĩ cho rằng các lượng tử ánh sáng, hay photon, vừa mang tính chất sóng, vừa mang tính chất hạt, de Broglie cho rằng các hạt thông thường cũng mang tính chất sóng.

Theo lý thuyết de Broglie, một chùm các hạt tự do, chuyển động cùng hướng với cùng một vận tốc sẽ hoàn toàn tương đương với một sóng hình sin:

psi(x,t)=Ce^{i(kx-omega t)},

với số sóng k và tần số omega có mối liên hệ trực tiếp với xung lượng và năng lượng:

k=frac{p}{hbar},qquadomega=frac{E}{hbar},

Sự xác định và bất định của sóng de-Broglie

Trong mục textS 3.2 ta đã đề cập đến sóng de-Broglie, sóng phẳng hình sin đại diện cho chùm hạt tự do:

psi_p(x,t)=Ce^{i(frac{p}{hbar}x-frac{E}{hbar}t)}.

Chùm hạt tự do có các hạt chuyển động cùng hướng, cùng vận tốc. Một mặt, tất cả các hạt đều có chung một vector xung lượng p, có hướng trùng với hướng truyền sóng de-Broglie. Ta nói rằng chùm hạt tự do có chung một giá trị xung lượng duy nhất.

Trong cơ học lượng tử, trạng thái của hạt được miêu tả qua hàm sóng psi(x,t) luôn biến chuyển theo thời gian. Để tiên đoán trạng thái tương lai, ta cũng cần một phương trình cơ bản, tương tự như phương trình Newton trong cơ học cổ điển.

Trong trường hợp tổng quát khi hạt chuyển động trong trường thế U(x):

ihbarfrac{partial}{partial t}psi(x,t)=left(-frac{hbar^2}{2m}frac{partial^2}{partial x^2}+U(x)right)psi(x,t).tag{1}

Vế trái của phương trình (1) chứa đạo hàm của trạng thái theo thời gian, có nghĩa rằng, từ trạng thái psi(x,t) của hiện tại có thể dự đoán trạng thái tại mọi thời điểm sau đó thông qua việc giải phương trình vi phân.

Phương trình (1) do Schrodinger đề xuất vào năm 1926, đóng vai trò chủ đạo trong cơ học lượng tử. Tuy vừa được suy ra theo logic từ tính chất mặc nhiên của sóng de-Broglie, nhưng phương trình Schrodinger được xem như một tiên đề, không chứng minh, xem như đúng với mọi loại hàm sóng psi(x,t). Thực nghiệm đã thừa nhận tính đúng đắn của phương trình Schrodinger trong cơ học lượng tử.

Từ bài textS 3.2 về sự tương tác của sóng de-Broglie với rào thế bậc thang, có thể hiểu rằng đó là tương tác giữa một chùm hạt đồng nhất lên rào thế. Để hiểu rõ ý nghĩa của tương tác này, ta sẽ đi xây dựng mô hình bó sóng với rào thế bậc thang, đặc trưng cho một hạt lao về phía rào thế.

Hãy khảo sát một bó sóng hình chuông, đặc trưng cho một hạt đang chuyển động với năng lượng E và xung lượng p=sqrt{2mE}. Tại thời điểm ban đầu t=0 sóng có dạng hàm:

psi(x,0)=Ae^{-x^2/4sigma_x^2}e^{i(frac{p}{hbar}x-frac{E}{hbar}0)}.tag{1}

Hàm sóng (1) được diễn tả như hình 1, với độ bất định vị trí sigma_x=10,mathrm{A}. Mật độ của hạt lúc t=0

psi(x,0)^*psi(x,0)=Ae^{-x^2/2sigma_x^2}tag{2}

có dạng của phân bố Gauss với độ lệch chuẩn bằng sigma_x, diễn tả qua đường màu cam trên hình 1. Như vậy, hàm sóng (1) diễn tả một “đám mây” hạt mà có đến 70,% khối lượng của nó hội tụ quanh vị trí x=x_0 trong vòng bán kính sigma_x.

Chương 4: Trạng thái dừng và sự lượng tử hoá

Trong bài “Sóng de-Broglie với rào thế bậc thang” chúng ta đã đi đến kết luận, rằng khi năng lượng E thấp hơn chiều cao của rào thế sóng sẽ bị phản xạ toàn phần. Khi ấy sóng phản xạ sẽ giao thoa với sóng tới và hình thành sóng dừng. Câu hỏi đặt ra: chuyện gì xảy ra nếu ta đặt vào bên trái cũng một rào thế như trước, đối xứng và tạo nên một hố thế? Có thể hình dung trước cảnh tượng như sau. Thoạt tiên sóng sẽ phản xạ toàn phần trên rào thế bên phải, sóng tới bị dội ngược trên rào thế và trở thành sóng phản xạ. Tiếp theo sóng phản xạ di chuyển về bên trái với tư cách như một sóng tới, bắt gặp rào thế bên trái và cũng phản xạ toàn phần một lần nữa, hất ngược toàn bộ sóng về phía bên phải. Cứ như thế, sóng de-Broglie phản xạ qua về lặp đi lặp lại không ngừng nghỉ.

Trong bài “Sự hình thành trạng thái dừng“, ta đã đi đến kết luận rằng, chỉ khi năng lượng có giá trị cụ thể ở một vài mức nhất định, rời rạc, sóng trong hố thế mới ổn định và đạt đến trạng thái dừng. Khi ấy, tại mỗi điểm trong không gian, sóng chỉ dao động tại chỗ, không di chuyển. Hàm sóng đặc trưng cho trạng thái phải có dạng:

psi_E(x,t)=Psi(x)e^{-i(E/hbar)t}.

Chỉ số E kí hiệu ở đây ý nói rằng psi_E(x,t) là hàm tương ứng với trạng thái dừng, có mức năng lượng E xác định. Hàm Psi(x) chỉ phụ thuộc vào toạ độ, không phụ thuộc vào thời gian. Nó chỉ ra biên độ dao động của hàm sóng tại mỗi điểm trong không gian. Tại mỗi vị trí x, sóng dao động tại chỗ với biên độ Psi(x) và tần số omega=E/hbar. Bản thân hàm Psi(x) được gọi là hàm biên độ. Trong nhiều tài liệu khác, Psi(x) cũng được gọi một cách chưa chính xác là hàm sóng, bởi vì psi_E(x,t)=Psi(x)e^{-i(E/hbar)t} với sự vận động theo thời gian mới thực sự là sóng.

Một trong những bài toán cơ bản của cơ học lượng tử là đi tìm dạng của hàm biên độ Psi(x) .

Bài viết này sẽ bàn đến một phương pháp khác giải phương trình Schrodinger:

Psi”(x)=-kleft[E-U(x)right]Psi(x),

với k=dfrac{2m}{hbar^2}. U(x) là hàm thế năng có phương trình phụ thuộc vào hình dạng của hố thế. Khác với phương pháp cũ, ở đây ta cũng dùng phép “bắn tên”, nhưng bắn đồng thời từ hai hướng khác nhau. Ý tưởng mô tả như hình 1.

Áp dụng phương pháp giải phương trình dừng Schrodinger, ta đã có thể xây dựng phổ các mức năng lượng cũng như dạng sóng phù hợp cho mỗi mức năng lượng ấy dành cho dạng hố thế bất kì. Hố thế vuông là trường hợp đơn giản nhất trong số đó.

Tại mỗi điểm trong không gian, sóng chỉ dao động tại chỗ, không di chuyển. Năng lượng của hạt càng lớn sẽ dẫn đến xung lượng càng lớn. Xung lượng càng lớn sẽ dẫn đến bước sóng càng bé đi. Như vậy chỉ có một vài giá trị của năng lượng đảm bảo được rằng, kích thước của sóng “vừa vặn” với hố thế.

Trong thế giới lượng tử ở tầm cỡ kích thước nguyên tử, vi hạt không xác định là một chất điểm dao động qua về quanh hố thế, mà loang ra thành đám mây orbitan. Sóng của đám mây này vận động tuân theo phương trình dừng Schrodinger:

Psi”(x)=-kleft[E-U(x)right]Psi(x),

với thế năng U(x) có dạng bậc hai:

U(x)=frac{1}{2}kx^2.

Sử dụng các phương pháp giải phương trình dừng Schrodinger với sự trợ giúp của máy tính, ta hoàn toàn có thể tìm ra được phổ năng lượng (rời rạc) mà tại những mức năng lượng ấy, sóng đạt trạng thái dừng. Hình 1 miêu tả một trong số những trạng thái dừng ấy.

Để biết được sự vận động của bó sóng theo thời gian, ta cần phân tích bó sóng thành sự chồng chập của các trạng thái dừng:

psi(x,0)=sum_n{C_nPsi_n(x)},

với Psi_n(x) là nghiệm bậc n của phương trình Schrodinger:

Psi”(x)=-frac{2m}{hbar^2}left[E-U(x)right]Psi(x).

Chương 5: Thiết bị đo và toán tử

Trong cơ học lượng tử, trạng thái của hệ vi hạt hoàn toàn được miêu tả qua hàm sóng. Nếu muốn xác định xem xung lượng của sóng-hạt có giá trị bằng bao nhiêu, ta cần dùng cách tử nhiễu xạ tinh thể như thí nghiệm Davisson-Germer hình 1.

Máy phân tích quang phổ là thiết bị giúp phân tích quang phổ của chùm sáng phát ra từ một khối vật chất nào đó. Vì mỗi loại nguyên tử và phân tử đều bức xạ những tia có hệ bước sóng đặc trưng, nên qua đánh giá quang phổ, ta có thể thu được thông tin về thành phần nguyên tử và phân tử cấu thành nên khối vật chất đó.

Nguồn gốc của quang phổ hình thành do sự dịch chuyển từ trạng thái dừng có mức năng lượng cao xuống trạng thái dừng có mức năng lượng thấp.

Khái niệm về sự xác định của một đại lượng vật lý nghe có vẻ rất khác với cơ học cổ điển. Trong cơ học cổ điển, mọi đại lượng vật lý đều có giá trị xác định của nó. Nhưng với cơ học lượng tử, khi năng lượng xác định thì sóng phải là tổ hợp của nhiều de-Broglie với xung lượng khác nhau.

Nếu trạng thái của hạt trùng với một trong số những sóng de-Broglie:

psi(x,t)=psi_{p_n}(x,t),

hạt sẽ có xung lượng hoàn toàn xác định, đúng bằng p_n.

Nếu trạng thái của hạt trùng với một trong số những trạng thái dừng:

psi(x,t)=psi_{E_n}(x,t),

hạt sẽ có năng lượng hoàn toàn xác định, đúng bằng E_n.

Nhìn chung psi_{p_n}(x,t) và psi_{E_n}(x,t) là hai hàm sóng khác nhau. Hàm sóng de-Broglie psi_{p_n}(x,t) có dạng sin, còn hàm trạng thái dừng psi_{E_n}(x,t) lại có hình dạng đặc biệt, tuỳ vào hố thế. Do vậy nhìn chung, xung lượng và năng lượng của một hạt không thể có giá trị xác định đồng thời.

Toán tử xung lượng hat{p}=-ihbardfrac{partial}{partial x} là hệ quả của lý thuyết de-Broglie về lưỡng tính sóng hạt, gắn liền với sóng de-Broglie. Toán tử động năng hat{T}=-dfrac{hbar}{2m}dfrac{partial^2}{partial x^2}là hệ quả của phương trình Schrodinger. Giữa hai toán tử này lại có mối liên hệ:

hat{T}=frac{hat{p}^2}{2m},

có hình ảnh rất tương tự với mối quan hệ cổ điển:

Điều đó khiến các nhà vật lý nghĩ đến sự mở rộng cho việc định nghĩa các đại lượng mới. Moment động lượng cũng nằm trong số đó.

Chương 6: Lượng tử hoá trong nguyên tử

Hidro là loại nguyên tử có cấu trúc đơn giản nhất trong tất cả các nguyên tố: chỉ một electron bao quanh hạt nhân cấu thành từ một proton. Hạt nhân proton này tạo ra xung quanh nó một điện trường, có xu hướng hút electron vào gần nó. Electron lúc này không còn chuyển động tự do, mà rơi vào hố thế của trường tĩnh điện Coulomb:

U(r)=-frac{k_ee^2}{r},qquad k_e=frac{1}{4pivarepsilon_0}.

Phương trình Schrodinger trong trường hợp đối xứng cầu:

-frac{hbar^2}{2m}frac{1}{r^2}frac{partial}{partial r}left(r^2frac{partial}{partial r}right)R(r)+U(r)R(r)=ER(r).

Trong mục “Nguyên tử hidro trường hợp đối xứng cầu” ta đã phân tích các trạng thái dừng của nguyên tử hidro mà không xét đến sự quay của đám mây electron. Nói cách khác, ta đã khảo sát nghiêm túc nguyên tử hidro, nhưng chỉ với trường hợp moment quay bằng không. Giờ đây vấn đề nguyên tử hidro cần nhìn nhận lại một cách tổng quát hơn, khi tìm các trạng thái dừng có mức năng lượng xác định của electron trong nguyên tử hidro có tính đến cả sự quay. Các trạng thái dừng này tương ứng với những sóng dừng Psi(x,y,z), thoả mãn phương trình Schrodinger:

-frac{hbar^2}{2m}left(frac{partial^2}{partial x^2}+frac{partial^2}{partial y^2}+frac{partial^2}{partial z^2}right)psi(x,y,z,t)+U(r)psi(x,y,z,t)=Epsi(x,y,z,t),

Cơ Học Lượng Tử Là Gì?

Như đã nhắc ở trên, có một vài lớp hiện tượng xuất hiện trong cơ học lượng tử mà không có sự tương tự với cơ học cổ điển. Chúng được gọi là “hiệu ứng lượng tử”.

Loại thứ nhất của hiệu ứng lượng tử đó là lượng tử hóa các đại lượng vật lý nhất định. Trong ví dụ về hạt mà ta đã xem xét, cả vị trí và xung lượng đều là các quan sát liên tục. Tuy nhiên nếu ta giới hạn hạt đó trong một vùng không gian để hình thành bài toán hạt trong hố thế thì các quan sát đó sẽ trở nên rời rạc. Những quan sát như vậy được gọi là bị lượng tử hóa và nó có vai trò quan trọng trong các hệ vật lý. Ví dụ về các quan sát bị lượng tử hóa bao gồm mô men xung lượng, năng lượng toàn phần của hệ liên kết, và năng lượng mà một sóng điện từ với một tần số đã cho.

Một hiệu ứng nữa là nguyên lý bất định đó là hiện tượng mà các phép đo liên tiếp của hai hay nhiều hơn hai quan sát có thể có các giới hạn cơ bản về độ chính xác. Trong ví dụ về hạt tự do, chúng ta không thể tìm thấy hàm sóng là trạng thái riêng của cả vị trí và xung lượng. Hiệu ứng này có nghĩa là không thể đo đồng thời vị trí và xung lượng với độ chính xác bất kỳ, ngay cả về mặt nguyên tắc: vì khi độ chính xác về vị trí tăng lên thì độ chính xác về xung lượng giảm đi và ngược lại. Các quan sát chịu tác động của nguyên lý này (gồm có xung lượng và vị trí, năng lượng và thời gian) là các biến giao hoán trong vật lý cổ điển.

Hiệu ứng tiếp theo là lưỡng tính sóng hạt. Dưới một số điều kiện thực nghiệm nhất định, các vật thể vi mô như là các nguyên tử hoặc các điện tử có thể hành xử như các “hạt” trong thí nghiệm tán xạ hoặc có thể hành xử như các “sóng” trong thí nghiệm giao thoa. Nhưng chúng ta chỉ có thể quan sát một trong hai tính chất trên vào một thời điểm mà thôi.

Các bài toán chưa có lời giải trong vật lý trong giới hạn tương ứng của cơ học lượng tử: liệu có lời giải thích nào về cơ học lượng tử đúng đắn hơn hay không? Làm thế nào mà các mô tả lượng tử về thực tại gồm các vấn đề như là chồng chất trạng thái hoặc suy sập hàm sóng có thể tái tạo lại thực tại mà chúng ta nhận biết

Hiệu ứng nữa là vướng lượng tử. Trong một số trường hợp, hàm sóng của một hệ được tạo thành từ nhiều hạt mà không thể phân tách thành các hàm sóng độc lập cho mỗi hạt. Trong trường hợp đó, người ta nói các hạt bị “vướng” với nhau. Nếu cơ học lượng tử đúng thì các hạt có thể thể hiện các tính chất khác thường và đặc biệt. Ví dụ, khi tiến hành một phép đo trên một hạt thì nhờ suy sập của hàm sóng toàn phần mà có thể tạo ra các hiệu ứng tức thời với các hạt khác thậm chí ngay cả khi chúng ở xa nhau.

Hiệu ứng đó có vẻ như mâu thuẫn với lý thuyết tương đối hẹp vì theo thuyết tương đối hẹp, không có gì có thể di chuyển nhanh hơn ánh sáng. Nhưng ở đây không có sự truyền thông tin nên không yêu cầu phải di chuyển một thực thể vật lý tức thời giữa hai hạt. Hiệu ứng ở đây có nghĩa là, sau khi nghiên cứu các thực thể bị vướng với nhau, hai người nghiên cứu có thể so sánh dữ liệu của họ và thu được các mối tương quan mà các hạt có.

Một hiệu ứng nữa là đệm lượng tử và khóa lượng tử. Để tạo được hiệu ứng này, chúng ta cần một vật liệu bán dẫn (hoặc siêu bán dẫn), một ít ni-tơ lỏng (nhiệt độ -196 °C trong điều kiện áp suất khí quyển) và.

Psqm: Tiến Bộ Trong Cơ Học Lượng Tử Supersymmetric

PSQM có nghĩa là gì? PSQM là viết tắt của Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric. Nếu bạn đang truy cập phiên bản không phải tiếng Anh của chúng tôi và muốn xem phiên bản tiếng Anh của Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric, vui lòng cuộn xuống dưới cùng và bạn sẽ thấy ý nghĩa của Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric trong ngôn ngữ tiếng Anh. Hãy nhớ rằng chữ viết tắt của PSQM 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 PSQM, Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric có thể ngắn cho các từ viết tắt khác.

PSQM = Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric

Tìm kiếm định nghĩa chung của PSQM? PSQM có nghĩa là Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric. Chúng tôi tự hào để liệt kê các từ viết tắt của PSQM 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 PSQM bằng tiếng Anh: Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric. 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, PSQM được sử dụng như một từ viết tắt trong tin nhắn văn bản để đại diện cho Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric. Trang này là tất cả về từ viết tắt của PSQM và ý nghĩa của nó là Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric. Xin lưu ý rằng Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric không phải là ý nghĩa duy chỉ của PSQM. Có thể có nhiều hơn một định nghĩa của PSQM, vì vậy hãy kiểm tra nó trên từ điển của chúng tôi cho tất cả các ý nghĩa của PSQM từng cái một.

Ý nghĩa khác của PSQM

Bên cạnh Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric, PSQM 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 PSQM, vui lòng nhấp vào “thêm “. Nếu bạn đang truy cập phiên bản tiếng Anh của chúng tôi, và muốn xem định nghĩa của Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric bằng các ngôn ngữ khác, vui lòng nhấp vào trình đơn ngôn ngữ ở phía dưới bên phải. Bạn sẽ thấy ý nghĩa của Tiến bộ trong cơ học lượng tử Supersymmetric 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.

Bạn đang đọc nội dung bài viết Cơ Học Lượng Tử &Amp; Vật Lý Nguyên Tử – Vật Lý Mô Phỏng trên website Maytinhlongthanh.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết 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. Chúc bạn một ngày tốt lành!