Lý thuyết lượng tử là gì - 14/12/1900: sự ra đời của thuyết lượng tử

-

Giải Nobel trang bị lý năm 2022 đã có được trao ba nhà khoa học do những đóng góp mang tính nâng tầm trong việc tìm hiểu một trong những hiện tượng bí mật nhất của từ bỏ nhiên: rối lượng tử giỏi vướng víu lượng tử...

Bạn đang xem: Thuyết lượng tử là gì

Nói một cách đối chọi giản, rối lượng tử có nghĩa là các tinh vi của một phân tử trong một cặp vướng víu phụ thuộc vào những khía cạnh của hạt kia, bất kỳ chúng biện pháp xa nhau như thế nào hoặc tất cả gì nằm trong lòng chúng. Phần nhiều hạt này rất có thể là electron hoặc photon, và một trong các khía cạnh có thể là tâm trạng spin, ví dụ như nó đang "quay" theo hướng này hay hướng khác.

Phần kỳ quái của rối lượng tử là khi chúng ta đo đạc một góc cạnh nào đó của một phân tử trong cặp vướng víu, chúng ta ngay lập tức hiểu rằng khía cạnh đó của phân tử kia, trong cả khi chúng phương pháp nhau hàng tỷ năm ánh sáng. Mối liên hệ kỳ lạ tức thời giữa hai hạt này trong khi phá tan vỡ một định luật cơ phiên bản của đồ lý, và nhà bác học khét tiếng Albert Einstein đang gọi hiện tượng lạ này là "hành đụng ma quái quỷ từ xa”.

Sau nhị thập kỷ thực hiện các thí nghiệm tương quan đến cơ học tập lượng tử, tôi đã gật đầu sự thực kỳ dị nói trên. Ko kể ra, nhờ các công cụ đúng đắn và an toàn và tin cậy hơn lúc nào hết, tương tự như công trình của những người giành giải Nobel năm nay, Alain Aspect, John Clauser với Anton Zeilinger, những nhà đồ dùng lý hiện đang rất chắc chắn là khi tích hợp hiện tượng kỳ lạ lượng tử này vào con kiến ​​thức của họ về vắt giới.

Tuy nhiên, cho tới tận những năm 1970, vị những nguyên nhân như ko dám xích míc với Einstein vĩ đại, người đã nghi hoặc rối lượng tử, đến nên các nhà phân tích vẫn còn phân tách rẽ về bài toán liệu đây có phải là 1 trong hiện tượng tất cả thật tốt không. Và đề xuất đến lúc các công nghệ thử nghiệm mới phát triển và những phân tích táo bạo được tiến hành thì bí ẩn này cuối cùng mới lặng nghỉ.

*
Theo cơ học lượng tử, những hạt bên cạnh đó ở nhị hoặc những trạng thái cho đến khi được quan cạnh bên - hiện tượng này được diễn tả một phương pháp sống động vì thí nghiệm tưởng tượng danh tiếng của Schrödinger về nhỏ mèo bên cạnh đó vừa chết vừa sống. (Ảnh: Michael Holloway/Wikimedia Commons, CC BY-SA)

Tồn trên ở những trạng thái cùng một lúc

Để thực thụ hiểu được sự ma quái của hiện tượng kỳ lạ rối lượng tử, điều quan trọng đặc biệt trước tiên là nên hiểu về chồng quality tử. Ý tưởng này mang đến rằng những hạt sống thọ ở nhiều trạng thái và một lúc, và lúc một phép đo được thực hiện, phân tử sẽ chọn một trong các trạng thái ông xã chất đó.

Chẳng hạn, so với một hướng nhất định của máy phân tích, một hạt sẽ sở hữu được thuộc tính spin "hướng lên" hoặc "hướng xuống". Nhưng cho tới lúc trước khi chúng ta đo spin của hạt này, thì nó vẫn tồn tại mặt khác ở trạng thái ông xã chất spin hướng lên và hướng xuống.

Do từng trạng thái gồm một xác xuất duy nhất định, đến nên chúng ta cũng có thể dự đoán quý hiếm trung bình của mỗi trạng thái từ rất nhiều phép đo. Cùng tuy rằng công dụng của từng phép đo đơn nhất phụ ở trong vào xác suất, nhưng bản thân nó thiết yếu đoán trước được.

Tuy hiện tượng kỳ lạ nói trên hết sức kỳ lạ, tuy nhiên toán học và một số trong những lượng lớn các thí nghiệm đã cho rằng cơ học tập lượng tử tế bào tả đúng đắn thực tế vật lý.

Giải phù hợp về tinh thần chồng unique tử

Các vị cha đẻ của cơ học lượng tử, những người đã phân phát triển định hướng này trong những năm 1920 cùng 1930, ví dụ đã nhận biết sự ma tai ác của hiện tượng lạ rối lượng tử hiện ra từ sự chồng chất lượng tử.

Để tạo nên các phân tử vướng víu, thì về cơ bản, bạn phải phá vỡ vạc một khối hệ thống thành nhì phần, cùng với tổng tâm lý xác định. Ví dụ, chúng ta có thể tách một hạt bao gồm spin bằng không thành hai hạt, nhưng chúng nhất thiết phải có spin ngược nhau để tổng spin bởi không.

*
Albert Einstein, Boris Podolsky và Nathan Rosen đã đã cho thấy một sự việc của rối lượng tử vào khoảng thời gian 1935 khiến Einstein mô tả hiện tượng kỳ lạ này là “hành cồn ma quái quỷ từ xa”. (Ảnh: Sophie Dela/Wikimedia Commons)

Năm 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky với Nathan Rosen vẫn xuất bạn dạng một bài báo, trong số đó mô tả một thí nghiệm tưởng tượng có thiết kế để minh họa một điều nghe có vẻ như vô lý của rối lượng tử đã thử thách một định chính sách cơ phiên bản của thiết bị lý.

Một phiên bản đơn giản của thí điểm tưởng tượng này, vì David Bohm đề xuất, đã chú ý sự phân rã của một phân tử được hotline là pi meson. Khi hạt này phân rã, nó sẽ khởi tạo ra một electron cùng một positron bao gồm spin trái vết và vận động ra xa nhau. Lúc đó, giả dụ spin đo được của electron hướng lên, thì spin đo được của positron chỉ hoàn toàn có thể là hướng xuống, cùng ngược lại. Điều này đúng ngay cả khi những hạt giải pháp xa nhau mặt hàng tỷ dặm.

Sẽ dễ hiểu hơn nếu công dụng spin đo được của electron luôn luôn hướng lên còn của positron luôn hướng xuống. Nhưng theo cơ học tập lượng tử, spin của chúng sẽ vừa phía lên cùng hướng xuống cho tới trước khi đo đạc. Chỉ khi phép đo được tiến hành thì tinh thần spin của các hạt bắt đầu "suy sụp" thành hướng lên hoặc xuống, và ngay chớp nhoáng hạt vướng víu kia chuyển về trạng thái có spin ngược lại. Điều này hình như cho thấy rằng những hạt tiếp xúc với nhau cấp tốc hơn vận tốc ánh sáng và dẫn đến phạm luật một định công cụ vật lý đến rằng không có gì truyền cấp tốc hơn ánh sáng.

Vào trong những năm 1930, các nhà đồ gia dụng lý, bao hàm cả Einstein, đã đề xuất một số cách lý giải thay gắng về hiện tượng rối lượng tử. Họ chỉ dẫn giả thuyết rằng có một vài thuộc tính chưa biết - được hotline là các biến ẩn - khẳng định trạng thái của một hạt trước khi đo. Nhưng vào thời khắc đó, những nhà đồ lý không có công nghệ đủ cao cũng giống như định nghĩa về một phép đo đủ rõ ràng để hoàn toàn có thể kiểm tra xem lý thuyết lượng tử có cần phải sửa đổi để mang vào những biến ẩn hay không.

Xem thêm: Cách định vị bạn bè trên zalo cực đơn giản, nhanh chóng, cách tìm vị trí người khác qua zalo

*
John Bell, một nhà thiết bị lý fan Ireland, đã chỉ dẫn phương trình để kiểm tra thực tiễn liệu rối lượng tử bao gồm dẫn đến những biến ẩn xuất xắc không. (Ảnh: CERN, CC-BY-4.0)

Có phải sửa đổi triết lý lượng tử không?

Phải tới các năm 1960, bạn ta mới tất cả một vài manh mối đến câu trả lời. John Bell, một nhà thứ lý xuất sắc fan Ireland, tín đồ không sống đầy đủ lâu để thừa nhận giải Nobel, vẫn nghĩ ra một công tác để soát sổ xem liệu có mang về những biến ẩn có chân thành và ý nghĩa hay không.

Bell đã tạo nên một phương trình được hotline là bất đẳng thức Bell. Bất đẳng thức này luôn đúng - còn chỉ đúng - đối với các triết lý biến ẩn, tuy thế không phải luôn luôn đúng so với cơ học tập lượng tử. Vì đó, nếu các nhà kỹ thuật tìm thấy phương trình của Bell không vừa lòng trong một thí nghiệm thế giới thực, thì định hướng biến ẩn có thể được sa thải trong việc lý giải cho hiện tượng rối lượng tử.

Các thí nghiệm của những người giành giải Nobel đồ gia dụng lý năm 2022, nhất là của Alain Aspect, là hầu hết thử nghiệm thứ nhất về bất đẳng thức Bell. Những thí nghiệm sử dụng các photon vướng víu, gắng vì những cặp electron cùng một positron, như trong vô số nhiều thí nghiệm tưởng tượng. Các công dụng đã thải trừ một cách xong xuôi khoát sự tồn tại của những biến ẩn, một trực thuộc tính bí hiểm sẽ khẳng định trước trạng thái của những hạt vướng víu. Nói chung, hầu như thí nghiệm này và các thí nghiệm tiếp theo đã chứng tỏ cho sự đúng chuẩn của cơ học lượng tử. Các hạt có thể ràng buộc với nhau trên những khoảng cách lớn theo những phương pháp mà vật dụng lý trước cơ học tập lượng tử ko thể giải thích được.

Quan trọng là, những nhà công nghệ đã phát hiện nay rối lượng tử cũng không có mâu thuẫn cùng với thuyết kha khá hẹp, thuyết này cấm thông tin truyền cấp tốc hơn ánh sáng. Thực tế là các phép đo cho những hạt ràng buộc với nhau trên những khoảng cách rộng bự không tức là thông tin được truyền giữa chúng. Ko kể ra, 2 bên ở xa nhau triển khai các phép đo trên các hạt vướng víu cần yếu sử dụng hiện tượng kỳ lạ này để truyền thông media tin nhanh hơn vận tốc ánh sáng.

Ngày nay, các nhà trang bị lý vẫn đang liên tiếp nghiên cứu hiện tượng lạ rối lượng tử với khảo sát những ứng dụng thực tế tiềm năng. Tuy vậy cơ học tập lượng tử rất có thể dự đoán tỷ lệ của một phép đo cùng với độ đúng mực đáng khiếp ngạc, những nhà phân tích vẫn nghi ngờ rằng kim chỉ nan này cung cấp một mô tả vừa đủ về thực tế. Tuy nhiên, bao gồm một điều chắc chắn là vẫn tồn tại nhiều điều phải mày mò về cố giới bí mật của cơ học lượng tử.

Bài viết này của Andreas Muller, phó giáo sư đồ vật lý trên Đại học Nam Florida, đăng lần trước tiên trên The Conversation.

Là một công ty đề đặc biệt quan trọng trong chương trình vật lý cấp cho 3, thuyết lượng tử ánh sáng giải thích nhiều hiện tượng, vận dụng nhiều trong cung ứng và đời sống. Xoay quanh chủ đề này có tương đối nhiều bài tập đòi hỏi các em phải nắm rõ các lý thuyết và công thức thì mới hoàn toàn có thể giải bài bác nhanh chóng, chính xác. Dưới đấy là bài tổng hợp lí thuyết, công thức và một trong những dạng bài xích tập thường chạm mặt về thuyết lượng tử ánh nắng mà kynanggame.edu.vn muốn chia sẻ đến các em.


Hiện tượng quang quẻ điện

Thí nghiệm của Héc về hiện tượng lạ quang điện

Tiến hành gắn thêm một tấm kẽm tích năng lượng điện âm vào cần của một tĩnh năng lượng điện kế. Tiếp đến chiếu một nguồn sáng vị hồ quang vạc ra vào tấm sắt kẽm kim loại kẽm, ta thấy góc lệch của kim năng lượng điện kế bớt đi.Thay tấm kẽm bằng kim loại khác, ta cũng thấy hiện tượng kỳ lạ tương tự.

Điều này đến thấy, ánh nắng của hồ quang đã làm bật những electron ra khỏi bề mặt kim loại.

Hiện tượng quang điện là gì?

Hiện tượng những hạt electron nhảy khỏi thanh kim loại được call là hiện tượng quang năng lượng điện ngoài


Các định phương pháp quang điện

Với mỗi kim loại, ánh sáng kích ham mê phải tất cả bước sóng ngắn lại hơn nữa hoặc bằng với giới hạn quang điện thì mới có thể gây ra hiện tượng kỳ lạ quang điện.Định biện pháp về giới hạn quang điện có thể được phân tích và lý giải bằng hiện tượng kỳ lạ lượng tử ánh nắng và ngược lại.

Giả thuyết Plăng về lượng tử ánh sáng

Một nguyên tử, phân tử không hấp thụ năng lượng một cách liên tiếp và hấp thụ năng lượng hoàn toàn xác định theo công thức:



Trong đó:

h là hằng số Plăng,
*
c là vận tốc ánh sáng trong chân không
*
f là tần số của ánh sáng, bức xạλ là cách sóng của ánh sáng, bức xạ

Chú ý: năng lượng mà nguyên tử hấp thụ phải bằng số nguyên lần lượng tử năng lượng.

Thuyết lượng tử của Anhxtanh

Thuyết lượng tử ánh sáng của Anhxtanh tất cả những nội dung sau:

Ánh sáng sủa được chế tạo bởi các hạt gọi là hạt photon, mỗi ánh sáng đơn sắc có tần số f, những photon hồ hết giống nhau với mỗi photon mang trong mình một năng lượng bằng các photon luôn tồn tại sinh sống trạng thái gửi động, cùng trong chân ko chúng bay với tốc độ dọc theo những tia sáng.Khi ánh nắng truyền đi, các lượng tử tia nắng không thay đổi và cũng không nhờ vào vào khoảng cách truyền tới nguồn sáng.Mỗi lần một nguyên tử xuất xắc phân tử hấp thụ hoặc vạc xạ ánh nắng nghĩa là bọn chúng hấp thụ hoặc phát xạ một photon.
*

Lưỡng tính sóng – phân tử của ánh sáng

Các hiện tượng ánh sáng như khúc xạ, phản nghịch xạ, giao sứt ánh sáng, hiện tượng kỳ lạ quang điện cho biết thêm ánh sáng sủa vừa có đặc điểm sóng vừa có đặc thù hạt, ta nói tia nắng có tính lưỡng tính sóng – hạt

Ngoài ra, tia nắng cũng có bản chất điện từ

Nguyên cơ phát xạ ra tia Rơnghen


*

eginaligned&small extKhi tốt nóng K, electron sẽ nhảy ra cùng với năng lượng lúc đầu là: W_đo\&small extSau đó, các hạt electron này sẽ vận động dưới công dụng của năng lượng điện trường thân 2 rất U_AK:\& W_đ
A - W_đ
K = U_AK.e\endaligned
Chúng chuyển động tới đối A nốt đập vào đối Anot và hễ năng của electron bây giờ chuyển thành nhiệt với đồng thời giải tỏa ra electron:


*

Tia Laser

Đặc điểm của tia laser

Tia laser là một nguồn phân phát ra tia sáng song song, bao gồm tính phối kết hợp và tính lý thuyết cao. Tia laser tất cả tính solo sắc cao và cường độ rất lớn.

Ứng dụng của tia laser

Dùng như dao phẫu thuật trong phẫu thuật mổ xoang y học, chữa một số trong những bệnh không tính da nhờ vào chức năng nhiệt
Dùng trong tin tức liên lạc vô tuyến đường như: cáp quang, vô đường định vị, truyền thông media tin trên tàu vũ trụ,…Dùng vào đĩa CD, đầu hiểu đĩa,..Dùng làm chế độ khoan, cắt,…chính xác trong sản xuất, công nghiệp

Nguyên lý tạo ra tia laze

Theo hiện tượng lạ phát xạ cảm ứng, khi gồm một photon bay sang một nguyên tử sẽ ở tâm trạng kích yêu thích thì nguyên tử này sẽ phát ra một photon cất cánh cùng chiều, cùng pha với có năng lượng bằng cùng với photon đó.Điều kiện: cần có một môi trường hoạt tính, là môi trường mà những nguyên tử ở trạng thái kích thích có mật độ lớn hơn các nguyên tử tâm trạng cơ bản.

Tham khảo ngay những khoá học tập online của kynanggame.edu.vn Education