Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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