Đề Xuất 8/2022 # Những Nguyên Lí Của Cơ Học Lượng Tử # Top Like

Xem 8,019

Cập nhật nội dung chi tiết về Những Nguyên Lí Của Cơ Học Lượng Tử mới nhất ngày 16/08/2022 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. Cho đến nay, bài viết này đã thu hút được 8,019 lượt xem.

Cơ Học Lượng Tử Và Vật Liệu Nano

Cơ Học Lượng Tử Là Gì?

Học Các Từ Vựng Tiếng Nhật Theo Chủ Đề Nhà Hàng, Quán Ăn

Học Từ Mới Tiếng Pháp Chủ Đề Giao Thông

Học Từ Mới Tiếng Pháp Chủ Đề Toán Học

TỔNG QUAN

Mục đích của tài liệu này là giúp người đọc hiểu về hoạt động và đặc tính của thiết bị bán dẫn. Một cách lí tưởng, chúng ta sẽ khảo sát những thiết bị này ngay tức khắc. Tuy nhiên, để hiểu đặc tuyến V-A, chúng ta cần hiểu biết về đặc tính chuyển động của electron trong tinh thể khi electron chịu sự tác động của các thế năng khác nhau.

2.1.1 Lượng tử hóa năng lượng

Một thí nghiệm chứng tỏ có sự mâu thuẫn giữa kết quả thực nghiệm với lí thuyết cổ điển của ánh sáng là hiệu ứng quang điện. Nếu ánh sáng không đơn sắc được chiếu đến bề mặt sạch của vật liệu, thìnhững electron (những electron quang) có thể được phát ra từ bề mặt. Theo vật lí cổ điển, nếu cường độ ánh sáng đủ lớn, động năng của electron sẽ lớn hơn công thoát và electron sẽ thoát ra khỏi bề mặt kim loại không phụ thuộc vào tần số của ánh sáng tới. Điều này thực tế không xảy ra. Hiệu ứng quan sát được trong thực tế là, với cường độ ánh sáng tới không đổi, nếu tần số ánh sáng nhỏ hơn một tần số υ 0 nào đó (υ 0 là tần số giới hạn phụ thuộc vào loại vật liệu cụ thể) thì sẽ không có electron nào được thoát ra từ bề mặt vật liệu. Còn khi υ ≥ υ 0 động năng cực đại của electron quang biến đổi tuyến tính theo tần số. Kết quả này được biễu diễn trong hình 2.1. Nếu cường độ ánh sáng tới biến đổi còn tần số không đổi, tốc độ phát xạ electron quang thay đổi, nhưng động năng cực đại vẫn giữ nguyên.

Tiếp theo, chúng ta sẽ thực hiện một thí nghiệm ảo về hiệu ứng quang điện. Trước tiên, hãy xem hình vẽ mô tả các bộ phận và cách điều khiển thí nghiệm.

Nhấp vào đây để thực hiện thí nghiệm.

Vào năm 1900, Planck đã giả thuyết rằng bức xạ nhiệt được phát ra từ bề mặt đun nóng thành những lượng năng lượng nhỏ rời rạc được gọi là lượng tử. Năng lượng của những lượng tử này là E=hυ, ở đây υ là tần số của bức xạ và h được gọi là hằng số Planck (h=6,625.10 -34 J-s). Sau đó vào năm 1905, Einstein đã giải thích hiệu ứng quang điện bằng cách giả thiết rằng năng lượng trong sóng ánh sáng bao gồm những lượng nhỏ rời rạc. Những lượng nhỏ rời rạc này được gọi là photon có năng lượng là E=hυ. Do đó, một photon với năng lượng đủ lớn mới có thể va chạm vào electron ở bề mặt vật liệu. Năng lượng nhỏ nhất để bứt electron ra khỏi bề mặt được gọi là công thoát của vật liệu.

(2.1)

ở đây là năng lượng photon tới vàlà năng lượng cực tiểu, hoặc công thoát cần để bứt electron ra khỏi bề mặt.

2.1.2 Lưỡng tính sóng-hạt

Chúng ta dã thấy trong phần trước rằng trong hiệu ứng quang điện, sóng ánh sáng hành xử như thể chúng là hạt. Hành vi giống như hạt của sóng điện từ cũng là công cụ để giải thích hiệu ứng Compton. Trong thí nghiệm này, chùm tia X được chiếu tới chất rắn. Một phần của chùm tia X bị lệch và tần số của sóng lệch này thay đổi so với sóng tới. Nếu chúng ta xét bài toán này như sự va chạm giữa các photon tia X và các electron trong chất rắn, sử dụng định luật bảo toàn năng lượng và động lượng, chúng ta có thể suy ra được kết quả hoàn toàn phù hợp với thực nghiệm.

Năm 1924, de Broglie đã giả thuyết về sự tồn tại của sóng vật chất. Ông ta lập luận rằng sóngbiểu hiện hành vi giống như hạt, vì thế có thể tiên đoán rằng hạt cũng sẽ biểu hiện những tính chất giống như sóng. Đây là giả thuyết De Broglie về sự tồn tại của lưỡng tính sóng hạt. Động lượng của photon là:

ở đây λ là bước sóng của sóng ánh sáng. Do đó, De Broglie đã giả thuyết rằng bước sóng của hạt có thể được biểu diễn là

ở đây p là động lượng của hạt và λ được gọi là bước sóng De Broglie của sóng vật chất.

Bản chất sóng của electron đã được kiểm tra theo vài cách. Như chúng ta đãbiết, sóng được đặc trưng bởi các hiện tượng giao thoa và nhiễu xạ. Nhiễu xạ là hiện tượng ánh sáng sau khi đi qua những khe hẹp có độ lớn cỡ bước sóng của chính ánh sáng đó thì các tia sáng không còn truyền thẳng. Về mặt thực nghiệm, chúng ta sẽ thấy trên màn quan sát xuất hiện những vân sáng tối xen kẽ nhau với cường độ khác nhau. Chẳng hạn khi ánh sáng laser (là ánh sáng đơn sắc) đi qua một lỗ nhỏ hình cầu có đường kính xấp xỉ bằng bước sóng của nó thì trên màn quan sát chúng ta sẽ thấy như sau:

Vì thế, nếu muốn chứng minh electron có tính chất sóng thì chúng ta phải bố trí thí nghiệm thế nào để cho có thể quan sát được hiện tượng nhiễu xạ electron qua một khe nào đó. Để có hiện tượng nhiễu xạ xảy ra thì tất nhiên khe này phải có kích thướt xấp xỉ bằng bước sóng của electron. Các khe này chính là các khe trong mạng tinh thể của các chất rắn kết tinh.

Chẳng hạn khi chiếu chùm electron vào tinh thể bạch kim thì chúng ta sẽ thu được một hình ảnh như sau:

Bạn có thấy nó cũng gồm những vân sáng và vân tối xen kẽ nhau giống như hiện tượnng nhiễu xạ ánh sáng laser ở trên không.

Vậy là, trong thực tế có tồn tại hiện tượng nhiễu xạ electron. Nghĩa là electron là một hạt nhưng lại thể hiện tính chất sóng. Những dãy số như 311, 220, 111, 200 là kí hiệu các mặt mạng của tinh thể.

Những bước sóng này rất ngắn so với phổ radio thông thường.

Ví dụ 2.2: Tính bước sóng de Broglie của electron chuyển động với vận tốc 105 cm/s. Giải Động lượng của electron sẽ là Do đó, bước sóng De broglie là: Hay Kết luận: Kết quả này cho thấy bậc độ lớn bước sóng De Broglie của một electron thông thường

Xem phim tài liệu (tùy chọn)

2.1.3 Nguyên lí bất định

Phát biểu thứ nhất của nguyên lí bất định là không thể mô tả chính xác đồng thời vị trí và động lượng của hạt. Nếu độ bất định tọa độ là Δp và độ bất định vị trí là Δx thì hệ thức bất định được viết là

ở đây ћ=h/2π=1,054.10-34 J-s và được gọi là hằng số Planck hiệu dụng. Phát biểu này có thể được khái quát hóa chogóc và momen động lượng.

Phát biểu thứ hai của nguyên lí bất định là không thể đồng thời mô tả chính xác tuyệt đối năng lượng và khoảng thời gian mà hạt tồn tại ở trạng thái năng lượng này. Nếu độ bất định trong năng lượng là ΔE và độ bất định thời gian là Δt thì hệ thức bất định được phát biểu là

Video sau đây sẽ mô tả chuyển động của electron trong nguyên tử, bạn không thể thấy các electron mà chỉ thấy những đám mây electron.

Cơ Học Lượng Tử : Từ Quan Điểm Einstein Đến Quan Điểm Tương Quan

Cơ Học Lượng Tử: Em Là Ai Mà Khó Hiểu Thế!? (Phần 1)

Cơ Học Lượng Tử & Vật Lý Nguyên Tử

Psqm: Tiến Bộ Trong Cơ Học Lượng Tử Supersymmetric

Học Từ Vựng Tiếng Anh Cơ Bản : Sách Học 3000 Từ Vựng Thông Dụng

Bạn đang đọc nội dung bài viết Những Nguyên Lí Của Cơ Học Lượng Tử 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!