GIÁO TRÌNH VẬT LÝ 2
Bản chất của bức xạ điện từ!
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Bức xạ điện từ là một dạng sóng, hiện tượng giao thoa,
nhiễu xạ, phân cực, … đã chứng tỏ điều đó. Những hiện
tượng đó là cơ sở để chúng ta khẳng định ánh sáng nói
chung là một sóng điện từ, nó thể hiện bản chất sóng.
 Vào cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX co n người đã phát hiện
ra nhiều hiện tượng vật lý liên quan đến bản chất của các
bức xạ điện từ, ví dụ như quá trình bức xạ nhiệt, hiện tượng
quang điện, hiệu ứng Compton, …
 Điều bất ngờ là những hiện tượng mới trên không thể giải
thích bằng lý thuyết sóng! Vậy, bản chất thực của các bức xạ
điện từ là gì?
Bức xạ nhiệt
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Thực tế cho thấy, một vật
có nhiệt độ luôn phát ra
các bức xạ điện từ, nhiệt
độ càng cao thì càng phát
mạnh những bức xạ điện
từ có bước sóng ngắn.
 Quang phổ thu được của
quá trình này là quang phổ
liên tục.
Bức xạ nhiệt
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Theo mẫu BOHR, khi nguyên
tử chuyển từ trạng thái dừng
có mức năng lượng cao về
trạng thái dừng có mức năng


2
dW W
RT
dt.dS
m
 
P R T .S
Các đại lượng đặc trưng
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Năng suất phát xạ đơn sắc: tổng năng lượng mà vật phát ra
dưới dạng bức xạ điện từ ở tần số f (chỉ tính với những bức
xạ điện từ có tần số f) trong một đơn vị thời gian từ một đơn
vị diện tích bề mặt.
 
 

dW f
r f,T
dt.dS
 Ta có mối liên hệ:
   



0
R T r f,T df
Các đại lượng đặc trưng
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Hệ số hấp thụ đơn sắc: tỉ lệ phần trăm năng lượng hấp thụ so

a f,T a f,T
 Hàm số g(f,T) được gọi là hàm phổ biến. Đối với vật đen
tuyệt đối nó chính là năng suất phát xạ đơn sắc.
Bức xạ của vật đen tuyệt đối
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Bằng thực nghiệm, các nhà khoa học đã nghiên cứu bức xạ
của vật đen tuyệt đối.
g(f,T)
f
T
1
T
2
21
TT 
O
Các định luật thực về bức xạ nhiệt
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Định luật Stefan - Boltzmann: Năng suất phát xạ toàn phần
của vật đen tuyệt đối tỉ lệ với lũy thừa bậc 4 của nhiệt độ tuyệt
đối của vật.
 

4
R T T
 Định luật Wien: Trong bức xạ của vật đen tuyệt đối, bước
sóng của chùm bức xạ mang nhiều năng lượng nhất tỉ lệ
nghịch với nhiệt độ tuyệt đối của vật.

m

 Hàm phổ biến trên không mô tả được đúng thực nghiệm,
thậm chí còn cho một số kết quả tính toán vô lí.
 Như vậy ta đưa đến kết luận: thuyết sóng về ánh sáng không
phù hợp để giải thích cũng như tính toán trong hiện tượng
này (và một vài hiện tượng khác liên quan đến bức xạ).
Hàm phổ biến của Planck
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Năm 1900, Planck đã đưa ra những quan điểm mới về bức xạ
và hấp thụ năng lượng của vật chất đối với các bức xạ điện từ
từ đó xây dựng được hàm phổ biến:
 



B
2
2 hf
kT
2 f hf
g f,T
c
e1
 Hàm phổ biến của Planck giải thích thành công hiện tượng
bức xạ nhiệt. Từ đó khẳng định tính đúng đắn và các quan
điểm mới của Planck.
Thuyết lượng tử của Planck
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Các phân tử, nguyên tử vật chất hấp thụ hay bức xạ năng
lượng của các bức xạ điện từ không liên tục mà thành từng
phần gián đoạn, mỗi phần nhỏ đó được gọi là một lượng tử

có năng lượng:
  

hc
hf
 


34
h 6,625.10 Js
 Photon truyền đi với vận tốc là c trong mọi môi trường.
 Cường độ chùm bức xạ tỉ lệ với mật độ photon
 Vật chất hấp thụ hay bức xạ các bức xạ điện từ chính là hấp
thụ hay bức xạ các photon.
Hiệu ứng Compton
Vật lý 2 \ Chương 7 – Quang học lượng tử
 Năm 1892 Compton đã làm thí nghiệm bắn một chùm tia X
vào một số tính thể, kết quả cho thấy sau khi đi qua chùm tia
X bị tán xạ, xuất hiện những tia có bước sóng lớn hơn tia tới.
'  
2
C
2 sin
2
  
  


12
C

C
0
h
2,426.10 m
mc

  